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恶性疟原虫复合多表位基因的原核表达和多克隆抗备

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第12卷第22期2012年8月 科学技术与工程 Vo1.12 No.22 Aug.2012 1671~1815(2012)22—5438—05 Science Technology and Engineering ⑥2012 Sci.Tech.Engrg. 生物科学 恶性疟原虫复合多表位基因的原核表达 和多克隆抗备 沈 燕赵亚黄豫晓 梁姣刘忠湘 李英辉 (第四军医大学微生物学与病原生物学教研室,西安710032) 摘要原核表达恶性疟原虫多期多表位基因并制备其多克隆抗体。在前期构建恶性疟原虫复合多期多表位重组真核表达 载体的基础上,将测序正确的AMAMEG基因克隆入原核表达载体pGEx4T一1并诱导表达。采用包涵体洗涤的方式纯化目的 蛋白,以AMA一1抗体对纯化蛋白进行Western--blot分析。将纯化的融合蛋白免疫小鼠制备多克隆抗体。通过PCR成功获 得长度为1 000 bp的恶性疟原虫AMA一1胞外域基因片段,获得了与多表位基因连接后的AMAMEG基因。通过诱导表达, 显示在相对分子量约95 000处有预计大小的特异性条带,表明成功表达出融合蛋白。经此纯化的融合蛋白免疫的小鼠能产 生特异性抗体,其滴度达到1:10 。纯化的融合蛋白和多克隆抗体为研究新型疟疾疫苗奠定一定的理论和实践基础。 关键词 恶性疟原虫 疫苗 多表位基因 中图法分类号Q959.115.4; 文献标志码B 疟疾是危害人类健康的严重传染病。最新数 据表明,全球有约35%的人口(约23.7亿人)生活 在有一定感染疟疾风险的环境中,全球有10亿人生 活在疟疾发病高危地区。全球疟疾形势的恶化,迫 切需要采用新技术研制新的疟疾防治方法以控制 龄婴儿的保护率仅为53%左右…,但已属疟疾疫苗 研究领域非常重大的突破。本研究在前期构建恶 性疟原虫复合多期多表位重组真核表达载体的基 础上,构建恶性疟原虫复合多期多表位重组原核表 达载体,并表达蛋白和进行抗备,该工作可能 对研究有效的恶性疟原虫预防/治疗性疫苗提供重 要的理论和实践基础。 其流行。目前在研的方法包括研制不同作用机制 的新型抗疟药和能抵抗疟原虫感染的转基因蚊虫 以及疟疾疫苗等。研究者普遍认为,研制安全、有 效的疟疾疫苗是人类控制乃至根除疟疾的重要途 径。因此,世界各国对疟疾疫苗研究给予了前所未 有的关注和支持:疟疾、爱滋病和结核疫苗一起成 为全球优先发展的三大疫苗。但是,由于疟原虫具 1材料和方法 1.1材料 大肠埃希菌BL21(DE3)、DH5c ̄为本室保存。 Balb/C小鼠购自第四军医大学实验动物中心。 pGEX4T一1原核表达质粒为瑞典Pharmacia公司产 有复杂的生活史、抗原高度变异等特点,有效疫苗 的研制仍旧面临极大困难。至今尚无有效疫苗应 用于临床实践,作为目前免疫保护效果最好的RTS, s疫苗研究耗时20余年,在III期临床试验中对低 2012年4月25收到 国家自然科学基金项目(30901370)资助 品。兔抗谷胱甘肽转移酶(GST)IgG(Cat.10000-0一 AP)辣根过氧化物酶HRP标记的抗兔IgG(Cat. O0001—2)为Proteintech公司产品。HRP标记的抗 小鼠IgG(Cat.HDO03—1)购自北京鼎国生物公司。 化学发光HRP底物Immobilon Western为Millipore 公司产品(Cat.WBKLSO--100)。T—AMA一1和 第一作者简介:沈燕(1981一),女,陕西西安人,助教,理学硕士, 研究方向:分子寄生虫学。 通信作者简介:李英辉。 T—MEG均为本教研室制备,其余化学试剂均为国 产分析纯。 22期 沈燕,等:恶性疟原虫复合多表位基因的原核表达和多克隆抗备 1.2方法 1.2.1 pGEX4T--1/AMAMEG重组表达载体的 构建 用BamHI和NdeI双酶切T.AMA.1,获得 AMA一1基因片段;以NdeI和SalI双酶切T—MEG, 获得MEG片段,将AMA一1、MEG和经BamHI和 SalI双酶切的原核载体pGEX4T一1用T DNA连接 酶连接,转化DH5o ̄。重组质粒pGEX4T一1/ AMAMEG的鉴定采用双酶切鉴定,酶切鉴定得到的 阳性克隆,送TaKaRa公司进行核苷酸序列测定。 1.2.2重组蛋白的诱导表达 将重组质粒pGEX4T--1/AMAMEG转化入感 受态细菌BL21(DE3),挑取阳性克隆接种于5 mL 含100 Ixg/mL氨苄青霉素的LB液体培养基中, 37 ̄C,220 r/min震荡培养16 h-20 h,次日以1:100 比例转接种于100 mL含氨苄青霉素的LB培养液 中,37%,220 r/min。 震荡培养,当吸光度(OD值)达到0.6时添加 终浓度为0.1 mmol的异丙基一B—D硫代半乳糖苷 (IPTG),20 oC,220 r/min震荡培养5 h,4 000 r/min 离心10 min后弃上清,收集沉淀菌体,一80%保存 备用。同时诱导前后取样各1 mL,离心收集菌体, 少量PBS重悬后加入等体积2 X Loading Buffer,100 ℃煮沸5 min,离心取上清进行SDS.PAGE电泳及 Western Blotting检测表达产物。 1.2.3 AMAMEG/GST包涵体重组蛋白的纯化 将菌体沉淀用适量PBS重悬,超声裂解菌体, 4℃,10 000 g离心25 rain,分别取上清和沉淀少量 进行SDS-PAGE电泳检测表达产物。将包涵体沉淀 分别用含有1.5%TritonX--100和2 otol尿素的PBS 溶液洗涤,12 000 g离心10 min,各重复三次,将沉 淀用8 tool尿素/PBS溶液室温搅拌溶解2 h,12 000 g离心10 rain,分别对各洗涤液上清和沉淀取样进 行SDS—PAGE电泳和Western Blotting检测表达产 物。检测正确后经10%SDS-PAGE电泳分离后,考 马斯亮蓝染色,切取目的条带,液氮速冷后研磨成 粉,用适量8 tool尿素/PBS溶解,离心后取上清,按照 试剂盒操作测定蛋白含量,一80℃保存蛋白备用。 1.2.4重组蛋白免疫小鼠 选取Balb/C小鼠6只,雌性,体重18 0 g,将 重组蛋白与弗氏完全佐剂等体积充分混匀,按10 g蛋8/只小鼠(200 L)经腹腔注射,2周后将重 组蛋白与弗氏不完全佐剂等体积充分混匀,按10 只小鼠(200 )经腹腔注射,2周后再次加强 免疫,之后第十天摘眼球取血,收集血清,进行 ELISA和Western Blotting检测抗体效价及特异性。 1.2.5 ELISA检测抗体效价 用抗原包被液将重组蛋白稀释至10 ̄g/mL,每 孔加100 L,4℃过夜,次日用PBST清洗2次,拍 干后用100 L/孔5%脱脂牛奶/PBS溶液封闭1 h, 将待测小鼠血清以10~一10 倍比稀释至各孔,37 ℃孵育2 h,PBST清洗3次,加新鲜稀释的酶标抗体 100 L/孔,37℃孵育1 h,PBST清洗3次,加入 TMB底物溶液100 I/孔,37 qC显色15 rain,加入2 otol硫酸50 L/孔终止显色,用酶标仪进行测定。 1.2.6 Western Blotting检测抗体特异性 纯化后的重组蛋白加入5 X Loading Buffer煮沸 5 min,10%SDS.PAGE电泳,转印PVDF膜40 V恒 压1 h。用5%脱脂牛奶/PBs溶液封闭转印膜1 h, 以1:500稀释小鼠血清孵育转印膜,4℃过夜,次日 用PBST清洗10 min重复3次,加入HRP标记的抗 小鼠IgG,室温孵育1 h,PBST清洗10 min3次, Western显色剂进行显影。 2结果 2.1 pGEX4T-1/AMAMEG重组载体的酶切鉴定 经BamHI和SalI双酶切pGEX4T一1/AMAMEG, 得到1 400 bp左右的片段(图1),与预期片段大小 一致,测序分析显示序列与原始设计序列完全一致。 2.2 pGEX4T-1/AMAMEG重组蛋白的原核表达 及鉴定 IPTG诱导后在相对分子量约为95 kD处可见 明显蛋白条带,与预测相符,SDS—PAGE电泳结果显 示,该融合蛋白少量为水溶性,大部分以包涵体形 式存在裂解后的菌体沉淀中(图2)。 2.3包涵体纯化和鉴定 包涵体沉淀先用2 tool尿素/PBS溶液清洗,只 有少量目的蛋白包涵体被溶解,随后连续两次用8M 22期 沈燕,等:恶性疟原虫复合多表位基因的原核表达和多克隆抗备 5441 图5小鼠抗血清特异性检测 GST—GST antibody(dilution 1:500),1—6~immune motlse antiserum(dilution 1:500),7~Nomal mouse antiserum(dilution 1:500) 样,只要有少数子孢子逃避疫苗的作用,它们即可 通过肝内及红细胞内繁殖产生大量原虫,造成感染 并使机体致病。所以,该期疫苗不仅要诱导高效价 的抗子孢子抗体,还要诱导稳定而高效的CTL杀伤 受染肝细胞。为了达到该预期目的,本研究筛选改 造恶性疟原虫红前期抗原的隐性表位,即修饰恶性 疟原虫环子孢子蛋白(CSP)、血凝素相关匿名蛋白 (TRA P)和肝期特异性抗原1(L SA 21)这些重要 的红前期疟疾疫苗候选抗原中 的隐性表位,使 其诱导稳定而持久的针对原隐性表位CTL ,从 而可能避免优势表位抗原变异而发生免疫逃避。 同时,现今的疫苗设计更倾向于多表位的参与,直 接诱导出针对多表位的广泛的CTL应答也显得十 分重要,感染者可能从多特异性CTL应答中受益。 恶性疟原虫裂殖子顶端膜抗原AMA一1是红 内期重要的保护性抗原,用纯化的天然抗原或重组 蛋白在小鼠和猴体模型中均可诱导出对疟原虫攻 击的有效保护,对众多AMA一1等位基因型的分析 表明,人群中的保护性免疫主要针对该蛋白的胞外 结构域。我室研究人员使用AMA一1胞外域的多 种形式 联合免疫,较好的诱导了小鼠体内的免 疫应答。选择AMA一1胞外域联合前述抗原表位, 兼顾到体液免疫和细胞免疫,以期较好的诱导小鼠 体内的免疫应答,可能对研究有效的恶性疟原虫预 防/治疗性疫苗提供重要的理论和实践基础。 将前述方法得到的表达重组恶性疟原虫多期 多表位原核表达载体在大肠杆菌BL21中进行诱导 表达,特异性地表达了相对分子量约为95 KD的抗 原,并对其进行纯化后,免疫小鼠制备了多克隆抗 体,研究结果表明,纯化后得到了纯度较高的 AMAMEG融合蛋白并得到具有较高效价的小鼠抗 血清,为疫苗研究奠定基础,进一步的功能实验正 在积极进行中。 参考文献 1 The RTS,S Clinical Trials Partnership.Fisrt results of phase 3 tiral of RTS,S/AS01 malaria vaccine in african children.N Engl J Med 2011:365:1863—1875 2)Roggero M A,M eraldi V,L6pez J A,et a1.The synthetic,oxidized C——terminal fragment of the lasm od ium berg hei circum——sporozoite protein elicits a high protective response.Eur Jhnmunol,2000;30 (9):2679--2685 3 Stoute J A,Slaoui M,Heppner D G,et a1.A preliminary evalua— tion of a recombinant circum sporozoite protein vaccine against Plus— modimn faleiparum malaria.N Engl J Med,1997;336(2):86 1 4 Wengelnik K,Spaccapelo R,Naitza S,et a1.The A—domain and the thromha spor ̄diare[ated motif of PIasm ̄dium faleipKEu,in TRAP alJe im- plicated in the invasion process of mosquito Salivary glands.EMBO J,1999;18(19):5195--5204 5 Sultan A A,Thathy V,F revert U,et a1.TRAP is necessary for gli— 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12 Miao J,“X,Liu Z,et a1.Immune responses in mice induced by prime—-boost sehemes of the Plasmodium falciparum apical mem— brane antigen 1(PfAMAI)一based DNA,protein and recombinant modiifed vaccinia Ankara vaccines.Vaccine,2006;24(37 9): 6】87—_6198 (下转第5446页) 5446 学校学报.2002;19(4):45—52 科学技术与工程 12卷 业科技,2009;30(6):217—222 12周胜男,陆宁.马铃薯中多酚类物质提取方法的研究.食品工 Extraction of Polyphenol from Chinese Dates in North of Shaanxi with Ultrasonic Wave LI Xiao ,CAO Yan—ping ,GAO Li—guo ,MA Xiang—rong GAO Xin ,ZHOU Miao-miao ,(School of Chemist ̄and Chemical Engineering,Yulin University。,Yulin 719000,P.R.China; Northwest University of Politics and Law,Xi’an 710063,P.R.China) l Abstract]To study the best method to extract polyphenol from Chinese Dates in north of Shaanxi with uhrason. ic wave.(1)select the best method and solvent;(2)The effect of single factor on the extract rate of polyphenol was observed from extract time,alcohol concentrationfeed liquid ratio and an orthogonal experiment L。(3 )were conducted on the base of the single factor experiment.It is resulted:(1)The extraction rate by supersonie>tradi. ,tional refluenee>soxhlet extraction>dipped in solvent and extracted at room temperaturethe best solvent was a1c0. .ho1.(2)The best technology for the extraction of the polyphenol from Chinese Dates was the alcoh01 concentration was 70%(V/V),the feed liquid ratio was 1:40,30rain for three times with ultrasonic wave.The c0ntent of polyphenol from Chinese Dates in north of Shaanxi is 444.6 mg/100g・.It is eonelused that:extraction of polyphe. nol by ultrasonic wave is much better than the other method as it has shorter extraction time and lower temperatureso polyphenol would not be decomposed and can got it easily. . [Key words] chinese dates ≯ polyphenol ; ultrasonic wave extraction (上接第5441页) Expression and Pre paring Antibody of Fusion Multiepitope SHEN Yan,ZHAO Ya,HUANG Yu—xiao,LIANG Jiao,LIU Zhong—xiang,LI Ying.hui (Department of Microbiology and Parasitology Fourth Military Medical University,Xi’an 710032,P.R.China) [Abstract]To express and purify Plasmodium falciparum fusion mulifepitope gene in E.coli and to prepare YN and the gene coding cryptic polyclonal antibody,with the plasmid containing the gene coding AMA~l 0f P. epitopes by amino modiifed acid substitution were inserted into pGEX4T一1,obtained the recombinant plasmid pGEX4T--1/AMAMEG.The recombinant vector was transformed into BI2 1(DE3).After induction.induced fu. sion protein was puriifed by puriifed inclusion bodies washing.The puriifed protein was injected into the Balb/C mice.And the titer of the mice’s anti—serum was measured by ELISA.The results show that recombinant plasmid pGEX4T一1/AMAMEG coding multi—CTL epitope gene and AMA~1 gene is obtained successfully.The GST/ AMAMEG fusion protein is successfully purified and the anti—selqlm with high titer is obtained.The preparation of GST/AMAMEG fusion protein and polyclonal antibody can be used for further investigation. [Key words]plasmodium falciparum vaccine fusion muhiepitope gene 

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