本發(fā)明涉及基因工程及疫苗制備技術(shù)領(lǐng)域,具體地說,涉及一種表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG及其構(gòu)建方法與應(yīng)用。
背景技術(shù):
布魯氏菌病(Brucellosis)簡稱布病,是由布氏菌感染引起的一種人畜共患傳染病。布氏菌是一種兼性胞內(nèi)寄生菌,對(duì)人和哺乳動(dòng)物具有高度感染性和致病性。該菌屬主要包括羊種、牛種、豬種和犬種等6個(gè)生物種,中國流行的主要是前3種,其中以羊種布氏菌感染最常見。布病的傳播方式為動(dòng)物—?jiǎng)游锖蛣?dòng)物—人群。羊、牛、豬等家畜最易感染,動(dòng)物感染后可導(dǎo)致生殖器官和胎膜發(fā)炎、流產(chǎn)、不育和各種組織病變,極大地增加了向人群傳播的幾率。人群對(duì)布氏菌普遍易感,一般羊種布氏菌對(duì)人危害最大。人與病畜及受污染的畜產(chǎn)品接觸后,布氏菌可通過消化道、呼吸道、泌尿生殖道、皮膚及眼結(jié)膜等途徑感染。
近20年來,我國布病疫情日趨嚴(yán)重并由迅速蔓延的趨勢。國內(nèi)外現(xiàn)行的布病疫苗均為減毒活疫苗,這些疫苗普遍存在毒性較大、保護(hù)周期較短、無法區(qū)分自然感染和疫苗接種等諸多不足,無法滿足布病防控的現(xiàn)實(shí)需求。因此,新型布病疫苗的研究與開發(fā)對(duì)于控制布病疫情的蔓延具有重要意義,也是國內(nèi)外布病研究的熱點(diǎn)?,F(xiàn)已證實(shí)的布氏菌T細(xì)胞抗原包括PBP39、L7/L12和Cu-Zn SOD等,這些蛋白及其編碼基因已用于布病亞單位疫苗和DNA疫苗的實(shí)驗(yàn)研究。
卡介苗(Bacillus Calmette-Guérin,BCG)是目前唯一用于預(yù)防結(jié)核病的疫苗,在世界衛(wèi)生組織全球性擴(kuò)展免疫計(jì)劃中廣泛使用。BCG具有數(shù)十年大量安全使用記錄、熱穩(wěn)定性好、生產(chǎn)成本低、顯著的佐劑效應(yīng)以及經(jīng)口服可誘導(dǎo)有效粘膜免疫等特點(diǎn),同時(shí)BCG也是一種極具吸引力的活疫苗載體,利用BCG作為新型疫苗的表達(dá)宿主前景誘人。近年來,以BCG為載體的重組BCG疫苗研發(fā)日益受到國內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注和重視,針對(duì)的病原體涉及細(xì)菌、病毒、寄生蟲及腫瘤等,具有廣闊的發(fā)展前景。
目前國內(nèi)外尚未見有關(guān)構(gòu)建攜帶羊種布氏菌M5株39kDa胞質(zhì)結(jié)合蛋白PBP39編碼基因(P39基因)重組BCG的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG及其構(gòu)建方法。
本發(fā)明的另一目的是提供所述rBCG在制備布魯氏菌病疫苗中的應(yīng)用。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的,本發(fā)明首先提供一種表達(dá)載體,所述表達(dá)載體攜帶有經(jīng)過密碼子優(yōu)化的羊種布氏菌P39基因的表達(dá)盒,且出發(fā)載體為大腸桿菌-分支桿菌穿梭表達(dá)載體pMV361。
本發(fā)明中,羊種布氏菌P39基因來自于羊種布氏菌(Brucella melitensis)M5菌株(CMCC55009)且經(jīng)過密碼子優(yōu)化,其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。
優(yōu)選地,所述表達(dá)載體的核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。
本發(fā)明還提供一種表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG,其是將攜帶有羊種布氏菌P39基因表達(dá)盒的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入BCG中,篩選獲得可分泌表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG。
本發(fā)明表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG,由以下方法構(gòu)建獲得:
1)根據(jù)已公開的羊種布氏菌M5株P(guān)39基因序列,采用Jcat軟件進(jìn)行密碼子優(yōu)化后,人工合成全序列優(yōu)化后的P39基因作為目的基因;
2)攜帶有優(yōu)化后的羊種布氏菌P39基因的重組表達(dá)載體的構(gòu)建:將上述目的基因通過PvuⅡ和EcoRⅠ兩個(gè)酶切位點(diǎn)插入穿梭表達(dá)載體pMV361中;
3)宿主菌轉(zhuǎn)化:將步驟2)構(gòu)建得到的重組表達(dá)載體轉(zhuǎn)化至BCG中,篩選陽性克隆,即得可分泌表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG。
本發(fā)明還提供所述rBCG在制備布魯氏菌病疫苗中的應(yīng)用。
本發(fā)明還提供由所述rBCG制備的布魯氏菌病疫苗。
可將本發(fā)明所述的rBCG直接作為布魯氏菌病疫苗使用,或者輔以免疫佐劑,制成布魯氏菌病疫苗。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(一)由布氏菌產(chǎn)生約39kDa大小的胞質(zhì)結(jié)合蛋白PBP39(編碼基因?yàn)镻39)是一種T細(xì)胞抗原,能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生有效的免疫應(yīng)答。
(二)BCG(卡介苗)是迄今唯一商品化的預(yù)防結(jié)核的疫苗,作為外源基因的表達(dá)宿主,所制備的疫苗具有安全性高、熱穩(wěn)定性好、制備簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
(三)BCG本身具有顯著的免疫佐劑效應(yīng),因此rBCG疫苗無需添加疫苗佐劑,進(jìn)一步節(jié)約了成本。
(四)BCG也是一種兼性胞內(nèi)寄生菌,rBCG可以模擬布氏菌感染和胞內(nèi)寄生的特征,更有效地誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。
(五)P39基因經(jīng)過密碼子優(yōu)化后,能夠提高外源基因在BCG的表達(dá)量(表達(dá)量可提高30%以上,尤其是60℃誘導(dǎo)4小時(shí)后的表達(dá)量可提高一倍以上),解決了因外源基因表達(dá)量不高所致的重組BCG免疫效果不佳的難題。
(六)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本發(fā)明構(gòu)建的rBCG能夠誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生明顯的免疫應(yīng)答。
(七)利用羊種布氏菌P39基因制備重組BCG疫苗具有重要的研究意義和潛在的應(yīng)用價(jià)值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例2中經(jīng)優(yōu)化和未經(jīng)優(yōu)化的P39基因構(gòu)建的重組BCG中目的蛋白PBP39的SDS-PAGE電泳結(jié)果;其中,1:攜帶未經(jīng)優(yōu)化的P39基因重組BCG;2:攜帶經(jīng)優(yōu)化后的P39基因重組BCG;3:未轉(zhuǎn)染的BCG;4:攜帶經(jīng)優(yōu)化后的P39基因重組BCG(溫度誘導(dǎo));M:蛋白Marker。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中構(gòu)建的不同重組BCG對(duì)Balb/c小鼠的免疫效果比較。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別指明,實(shí)施例均按照常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件,如Sambrook等分子克隆實(shí)驗(yàn)手冊(Sambrook J&Russell DW,Molecular Cloning:a Laboratory Manual,2001),或按照制造廠商說明書建議的條件。
實(shí)施例1攜帶有羊種布氏菌P39基因的重組表達(dá)載體的構(gòu)建
包括以下步驟:
1、根據(jù)已公開的羊種布氏菌M5株P(guān)39基因的序列(GenBank:EF189139.1),采用Jcat軟件進(jìn)行密碼子優(yōu)化后,人工合成全序列優(yōu)化后的P39基因作為目的基因(核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示)。
2、攜帶有優(yōu)化后的M5菌株P(guān)39基因的重組表達(dá)載體的構(gòu)建:
將上述目的基因通過PvuⅡ和EcoRⅠ兩個(gè)酶切位點(diǎn)插入穿梭表達(dá)載體pMV361中。
3、插入正確的重組表達(dá)載體的驗(yàn)證:
通過核酸序列測定,證實(shí)攜帶有優(yōu)化后的羊種布氏菌P39基因的重組表達(dá)載體構(gòu)建成功。
實(shí)施例2表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG的構(gòu)建
1、以BCG作為宿主菌,將實(shí)施例1中構(gòu)建的重組表達(dá)載體(全序列如SEQ ID NO:2所示)轉(zhuǎn)化至BCG中。
采用電轉(zhuǎn)化方法進(jìn)行轉(zhuǎn)化,實(shí)驗(yàn)條件為:2500V、25μF、1000Ω,電轉(zhuǎn)時(shí)間5ms,0.1cm電擊杯。電轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系為:質(zhì)粒3μl(濃度為0.65μg/μl),感受態(tài)BCG菌液100μl(濃度約為1×1010CFU/ml)。
2、陽性克隆的篩選
電轉(zhuǎn)后,吸取菌液接種到含有50μg/ml卡那霉素的培養(yǎng)基(斜面)上進(jìn)行陽性克隆篩選。
3、目的基因表達(dá)量的檢測
將篩選得到的陽性克隆(即重組BCG)接種到液體培養(yǎng)基中進(jìn)行擴(kuò)增培養(yǎng),收集培養(yǎng)上清,SDS-PAGE電泳檢測目的基因的表達(dá)量。經(jīng)優(yōu)化后的P39基因表達(dá)升高,尤其是溫度誘導(dǎo)(60℃誘導(dǎo)4小時(shí))后,表達(dá)量顯著提高。結(jié)果見圖1。
實(shí)施例3布魯氏菌病疫苗的效果實(shí)驗(yàn)
用重組BCG免疫6-8周齡雌性Balb/c小鼠,皮下注射,注射劑量為4×108CFU/只,免疫4周后,檢測各組小鼠血清中Th1/Th2型細(xì)胞因子的表達(dá)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與攜帶未經(jīng)優(yōu)化P39基因的重組BCG(rBCG-P39(wild))和未經(jīng)轉(zhuǎn)化的BCG相比,攜帶經(jīng)過密碼子優(yōu)化P39基因的重組BCG(rBCG-P39)能夠有效地誘導(dǎo)IL-2、IL-12和IFN-γ等Th1型細(xì)胞因子的產(chǎn)生。(圖2)
雖然,上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述,但在本發(fā)明基礎(chǔ)上,可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn),這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此,在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn),均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
序列表
<110> 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)
<120> 表達(dá)羊種布氏菌P39基因的rBCG及其構(gòu)建方法與應(yīng)用
<130> KHP161118991.5
<160> 2
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 1206
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
atggccccgg tggccaacgc ccaggagaag cagaacgtgg aggtgctgca ctggtggacc 60
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gccggcggca aggagccgac caactgggac gagctgatcg ccctgctgga caacttcaag 480
gcccagggca tcaccccgat cgcccacggc ggccagccgt ggcaggacgc caccatcttc 540
gacgccgtgg tgctgtcgtt cggcccggac ttctacaaga aggccttcat cgacctggac 600
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aagtaa 1206
<210> 2
<211> 5654
<212> DNA
<213> 重組表達(dá)載體
<400> 2
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tcctgaaacg caaaaagccc ccctcccaag gacactgagt cctaaagagg ggggtttctt 3780
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