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        鯉春病毒血癥病毒糖蛋白的原核表達(dá)及單克隆抗體的制備

        2014-02-15 08:01:32張家林李強(qiáng)葉仕根李華
        關(guān)鍵詞:病毒血癥雜交瘤單克隆

        張家林,李強(qiáng),葉仕根,李華

        (大連海洋大學(xué) 遼寧省海洋生物資源恢復(fù)與生境修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧 大連116023)

        鯉春病毒血癥(Spring viremia of carp,SVC)是由鯉春病毒血癥病毒(Spring viremia of carp virus,SVCV)引發(fā)的危害鯉科魚類的一種急性、高致死性的傳染病,目前在歐洲、美洲、亞洲廣泛傳播,現(xiàn)已造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失,世界動(dòng)物衛(wèi)生組織(World Organisation for Animal Health,OIE)已將其列為必須申報(bào)的疾?。?],中國在2008年頒布的動(dòng)物疫病名錄中將其列為一類動(dòng)物疫?。?]。近年來,國內(nèi)外很多學(xué)者致力于研究更加快速、準(zhǔn)確地檢測SVCV 的方法。中國應(yīng)用較多的檢測方法有套式RT-PCR、熒光定量PCR、LAMP等,相關(guān)免疫學(xué)檢測方法尚未成熟[3]。而OIE 推薦的SVCV 檢測方法是建立在單克隆抗體基礎(chǔ)上的間接免疫熒光(IFA)和酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA),其中單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、能夠大量制備的特點(diǎn),可應(yīng)用于開發(fā)各種診斷試劑,具有廣闊的應(yīng)用前景[4],而傳統(tǒng)的制備方法是用純化病毒作為抗原制備單克隆抗體,但病毒純化程序較為復(fù)雜且很難篩選出特定抗原表位的單克隆抗體。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展,用重組蛋白制備特異性單克隆抗體已成為研究趨勢。糖蛋白(G)位于SVCV 囊膜表面,是最主要的表面抗原,能夠誘導(dǎo)引起魚體產(chǎn)生中和抗體,參與病毒的感染[5]、免疫識(shí)別[6]和介導(dǎo)病毒內(nèi)吞[7]等,可作為SVCV 免疫診斷的抗原,同時(shí)也是抗病毒藥物作用的理想靶點(diǎn)。本研究中,選取并擴(kuò)增鯉春病毒血癥病毒(簡稱為鯉春病毒,下同)G 基因片段,原核重組表達(dá)了G 蛋白,繼而制備了抗G 蛋白的單克隆抗體,并對單抗進(jìn)行了初步鑒定,旨在為建立新型SVCV 免疫學(xué)診斷方法提供工具。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 病毒、質(zhì)粒和菌株 SVCV 0504 毒株為遼寧省海洋生物資源恢復(fù)與生境修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保存菌株??寺≥d體pMD18 - T 購于TaKaRa(大連)公司,表達(dá)載體pET-28a(+)、大腸桿菌DH5α和BL21(DE3)感受態(tài)細(xì)胞由遼寧省海洋生物資源恢復(fù)與生境修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保存。

        1.1.2 工具酶、試劑和試驗(yàn)動(dòng)物 rTaq 酶、DNA Marker 購自TaKaRa(大連)公司;抗His 單抗、質(zhì)粒小提試劑盒、膠回收試劑盒購自天根生化科技有限公司;Bam H I 酶、Xho I 酶、T4DNA 連接酶、蛋白Marker 均購自Thermo Scientific 公司;His Bind Kits 購自Novagen 公司;胎牛血清、RPMI 1640 培養(yǎng)基、M199 培養(yǎng)基購于Hyclone 公司;HT、HAT、PEG1500、AP 標(biāo)記羊抗鼠Ig和FITC標(biāo)記羊抗鼠Ig 購自Sigma 公司;PCR 引物合成及DNA 測序由華大基因公司完成。6 ~8 周齡Balb/c小鼠購自大連醫(yī)科大學(xué)SPF 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,鯉春病毒陽性血清由北京檢驗(yàn)檢疫技術(shù)中心贈(zèng)送。

        小學(xué)生思維、理解能力有限,但對新鮮事物、動(dòng)態(tài)事物、鮮艷的色彩和圖案等具有強(qiáng)烈的好奇心和興趣。因此,教師在借助微課進(jìn)行課堂教學(xué)時(shí),應(yīng)緊緊抓住學(xué)生這一特征,將晦澀難懂的抽象知識(shí),借助微課制作軟件,以直觀、間接的動(dòng)態(tài)視頻形式展示給學(xué)生,從而激發(fā)學(xué)生的探索興趣,集中學(xué)生的注意力。

        1.2 方法

        1.2.1 鯉春病毒G 蛋白片段的擴(kuò)增 采用Trizol法提取病毒總RNA,按照TaKaRa(大連)公司RNA 反轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄,以反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA 產(chǎn)物作為模板。根據(jù)SVCV 0504 株G蛋白基因序列(GenBank:EU370915.1)設(shè)計(jì)擴(kuò)增引物:F,5' TGGATCCTTTGTTCCATCTGGGC 3';R,5'GCTCGAGAGTTCCCCACCCACTG 3'。分別引入酶切位點(diǎn)Bam H I、Xho I,PCR 擴(kuò)增G 基因片段(第21aa ~第463aa)。PCR 反應(yīng)條件:94 ℃下預(yù)變性5 min;94 ℃下變性30 s,51.5 ℃下退火30 s,72 ℃下延伸1 min 30 s,共進(jìn)行35 個(gè)循環(huán);最后在72 ℃下再延伸10 min,終止反應(yīng)。PCR 產(chǎn)物經(jīng)10 g/L 瓊脂糖凝膠電泳切膠回收后,克隆至pMD18 -T 載體中,將重組質(zhì)粒pMD18 -T -G 轉(zhuǎn)化至大腸桿菌DH5α 感受態(tài)細(xì)胞中,挑選陽性克隆送華大基因公司測序,驗(yàn)證插入的外源基因正確無誤。

        1.2.5 雜交瘤細(xì)胞的建立 以復(fù)性蛋白免疫Balb/c 小鼠,參考李強(qiáng)等[8]的方法進(jìn)行細(xì)胞融合,雜交瘤培養(yǎng)上清液用間接ELISA 結(jié)合間接IFA 的方法進(jìn)行檢測。同時(shí)采用有限稀釋法對陽性細(xì)胞株多次克隆,直至篩選結(jié)果為100%陽性止。

        經(jīng)Dot-ELISA 檢測,MAb 1C5、MAb 2D5 的細(xì)胞培養(yǎng)上清液效價(jià)分別為1∶ 2560、1∶ 5120(圖4);經(jīng)Western-Blot 檢測表明,兩株單抗與G蛋白在相對分子質(zhì)量為51 600 處結(jié)合(圖5);分泌穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明,兩株雜交瘤細(xì)胞株體外連續(xù)培養(yǎng)30 d 后,可穩(wěn)定分泌抗體(圖6)。

        由SVCV 引起的鯉春病毒血癥嚴(yán)重威脅中國鯉科魚類的養(yǎng)殖,而現(xiàn)階段缺乏對SVCV 有效的治療藥物,及早檢測、疫苗免疫等策略成為防控鯉春病毒血癥最有效的途徑。SVCV 主要結(jié)構(gòu)蛋白包括核蛋白(N)、磷蛋白(P)、基質(zhì)蛋白(M)、糖蛋白(G)、RNA 聚合酶(L),其中全長G 蛋白由509 個(gè)氨基酸組成,具有信號(hào)肽序列及跨膜結(jié)構(gòu)域,是典型的跨膜糖蛋白[9-10],在病毒檢測、DNA 疫苗構(gòu)建上具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,重組表達(dá)外源病毒蛋白已成為研究病毒蛋白的主要手段,鯉春病毒G 蛋白已在大腸桿菌、畢赤酵母和昆蟲細(xì)胞中獲得表達(dá)[11-13]。預(yù)試驗(yàn)中,構(gòu)建的全長G 蛋白重組表達(dá)質(zhì)粒在大腸桿菌中表達(dá)量過低,原因可能是全長G 蛋白含有較多疏水性氨基酸及大腸桿菌稀有密碼子,影響了G 蛋白的表達(dá)。因此,本研究中在設(shè)計(jì)引物時(shí)去掉N 端信號(hào)肽及尾部疏水區(qū),截取G 蛋白片段,成功地實(shí)現(xiàn)了G 蛋白的高效表達(dá),這與張琳等[11]的研究結(jié)論一致。

        1.2.2 重組G 蛋白表達(dá)質(zhì)粒的構(gòu)建 根據(jù)質(zhì)粒小提試劑盒說明書提取pMD18 -T -G 及pET -28a(+)質(zhì)粒,分別采用限制性內(nèi)切酶Bam H I、Xho I 進(jìn)行雙酶切,酶切產(chǎn)物經(jīng)膠回收后,用T4DNA連接酶于16 ℃下連接過夜,連接產(chǎn)物轉(zhuǎn)化至大腸桿菌DH5α 感受態(tài)細(xì)胞中,挑選單菌落進(jìn)行菌液PCR、雙酶切和測序鑒定,將測序正確的重組質(zhì)粒命名為pET -28a(+)-G。將重組表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)化至大腸桿菌BL21(DE3)感受態(tài)細(xì)胞中。

        間接IFA 檢測方法的建立:在6 孔細(xì)胞培養(yǎng)板中進(jìn)行EPC 細(xì)胞爬片,待接種病毒出現(xiàn)CPE 后傾去培養(yǎng)液,用體積分?jǐn)?shù)為4%的多聚甲醛固定10 min,室溫風(fēng)干,用PBS 洗滌3次。以上述陽性雜交瘤細(xì)胞上清液為一抗,37 ℃下孵育1 h,再用PBS 洗滌3次,每次5 min,然后以FITC 標(biāo)記羊抗鼠Ig(1∶ 100)為二抗,37 ℃下孵育45 min,再用PBS 洗滌后甘油封片,在熒光顯微鏡下觀察。出現(xiàn)特異的亮綠色熒光者為陽性,反之判為陰性。同時(shí)設(shè)置未感染病毒EPC 細(xì)胞作為陰性對照,鯉春病毒陽性血清為陽性對照。

        間接ELISA 檢測方法的建立:以5 μg/mL 的復(fù)性蛋白作為檢測原,按照李強(qiáng)等[8]的方法對融合細(xì)胞上清液進(jìn)行間接ELISA 檢測,設(shè)置陽性對照(免疫鼠血清)、陰性對照(空載體菌液)和空白對照(PBS),用酶標(biāo)儀檢測OD405nm值,將P/N≥2.1 時(shí)的雜交瘤上清液判定為陽性。

        (2) 有關(guān)微網(wǎng)電能質(zhì)量的關(guān)注點(diǎn) 微網(wǎng)內(nèi)存在逆變器型微電源和旋轉(zhuǎn)電機(jī)型微電源(微型燃?xì)廨啓C(jī))以及大量的非線性負(fù)載,可能會(huì)造成諧波污染、電壓波動(dòng)、電壓(頻率)閃變、環(huán)流等問題,所以微網(wǎng)的電能質(zhì)量問題依然是未來微網(wǎng)的研究熱點(diǎn)之一。

        1.2.6 單克隆抗體的特性鑒定 收集細(xì)胞培養(yǎng)上清液,從1∶ 10 開始做二倍系列稀釋,采用Dot -ELISA 法測定抗體效價(jià);表達(dá)鯉春病毒G 蛋白pET-28a -G,經(jīng)誘導(dǎo)后進(jìn)行SDS - PAGE,濕法轉(zhuǎn)印后,用雜交瘤細(xì)胞上清液進(jìn)行Western - Blot抗體檢測;將陽性率達(dá)100%的細(xì)胞株每隔3 d 連續(xù)培養(yǎng)30 d,取培養(yǎng)的上清液進(jìn)行間接ELISA 檢測。

        2 結(jié)果

        2.1 G 基因片段的擴(kuò)增及重組表達(dá)質(zhì)粒的構(gòu)建

        重組表達(dá)菌株經(jīng)IPTG 誘導(dǎo)后,可表達(dá)相對分子質(zhì)量為51 600 左右的融合蛋白(圖2 泳道3),而空載體誘導(dǎo)全菌、未誘導(dǎo)全菌無相應(yīng)蛋白條帶。裂解試驗(yàn)說明,重組表達(dá)的G 蛋白主要以包涵體形式存在(圖2 泳道4、5)。經(jīng)優(yōu)化條件(0.4 mmol/L IPTG,37 ℃下孵育5 h)后大量表達(dá),制備包涵體并采用親和層析柱純化(圖2 泳道6),通過尿素梯度透析復(fù)性和Western -Blot 檢測表明,融合蛋白與抗His 單抗特異性結(jié)合,條帶大小與預(yù)測結(jié)果相一致(圖2 泳道7),證實(shí)了目的蛋白成功表達(dá)。用Image J 軟件檢測SDS - PAGE圖譜,結(jié)果表明,復(fù)性蛋白純度達(dá)到90%。用BCA 蛋白定量試劑盒檢測,蛋白濃度約為1.0 mg/mL。

        有研究者認(rèn)為《蘇北女人》中的女主角令人想起女媧補(bǔ)天的神話故事,我非常贊同。女媧的兩個(gè)偉大創(chuàng)舉是造人和補(bǔ)天。柳采蓮一生養(yǎng)育了四個(gè)孩子,兩次到石宕里采石、筑屋補(bǔ)屋,恰與之形成對應(yīng)關(guān)系。養(yǎng)育孩子就是“造人”的隱喻,采石、筑屋可以視作“補(bǔ)天”的隱喻。在遠(yuǎn)古神話中,“四極廢,九州裂,天不兼覆,地不周載,火爁焱而不滅,水浩洋而不息,于是女媧煉無色石以補(bǔ)蒼天”[3]284。柳采蓮們的行為是否可看作對現(xiàn)代性的“爁焱”大火造成的“天”之“裂隙”的象征性補(bǔ)救呢?

        圖1 鯉春病毒G 基因片段擴(kuò)增Fig.1 Amplification of spring viremia of carp virus(SVCV)G gene fragment

        2.2 重組蛋白的表達(dá)及純化

        RT-PCR 擴(kuò)增后得到1326 bp 的特異性條帶,與預(yù)期大小相符,將pET -28a(+)質(zhì)粒與pMD 18 -T -G 質(zhì)粒經(jīng)雙酶切后連接,構(gòu)建重組表達(dá)質(zhì)粒,命名為pET-28a-G。經(jīng)雙酶切鑒定表明,已在pET-28a(+)質(zhì)粒中插入了一段約1326 bp的序列(圖1),結(jié)合測序結(jié)果證明,重組表達(dá)載體構(gòu)建正確無誤。

        2.3 雜交瘤細(xì)胞株的建立

        采用間接ELISA 法篩選出11 株陽性雜交瘤細(xì)胞株,經(jīng)有限稀釋法克隆后收集培養(yǎng)上清液,同時(shí)制備病毒感染的EPC 細(xì)胞爬片,采用間接IFA 法進(jìn)一步篩選出兩株能與病毒反應(yīng)的雜交瘤細(xì)胞株,分別命名為1C5、2D5(圖3)。

        圖2 重組G 蛋白的表達(dá)Fig.2 Expression of recombinant G protein

        2.4 單克隆抗體的特性分析

        1.2.3 重組G 蛋白的表達(dá)及SDS -PAGE 分析挑取單菌落接種于含Kan+(40 μg/mL)的LB 培養(yǎng)基中,37 ℃下震蕩培養(yǎng)過夜。以1∶ 100 比例轉(zhuǎn)接至5 mL 新鮮培養(yǎng)基中,在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至細(xì)菌對數(shù)生長期,加入IPTG 至終濃度為1 mmol/L 后繼續(xù)培養(yǎng)5 h,制樣進(jìn)行SDS -PAGE 電泳,分析蛋白的表達(dá)形式,并設(shè)置空載體誘導(dǎo)全菌和未誘導(dǎo)全菌為對照。同時(shí)采用濕法轉(zhuǎn)印,用1%BSA 于4 ℃下封閉過夜,用PBST 洗滌3次,每次5 min,加入用0.01 mol/L PBS 稀釋的抗His 單抗(1∶ 1000),37 ℃下孵育1 h;用PBST 洗滌3次,每次5 min,加入用0.01 mol/L PBS 稀釋的羊抗鼠Ig(1∶ 3000),37 ℃下孵育45 min;再用PBST 洗滌3次,每次5 min,最后加入NBT - BCIP 顯色液,以雙蒸水終止反應(yīng)。

        魏樂村:斗渠長度由2 170 m變?yōu)? 605 m,比原設(shè)計(jì)增加435 m,1-1農(nóng)渠長度由850 m變?yōu)? 300 m,1-2農(nóng)渠長度由820 m變?yōu)?00 m,1-3農(nóng)渠長度由930 m變?yōu)? 700 m,1-4農(nóng)渠長度由980 m變?yōu)? 410 m,1-5農(nóng)渠長度由990 m變?yōu)? 200 m,變更后農(nóng)渠總長比原設(shè)計(jì)增加2 740 m。

        3 討論

        1.2.4 包涵體的純化及復(fù)性在篩選出的最佳誘導(dǎo)條件(0.4 mmoL/L IPTG,37 ℃下孵育5 h)下大量表達(dá)重組表達(dá)菌,將其超聲破碎后進(jìn)行漂洗、洗滌、變性,變性蛋白按照Invitrogen His - Bind Kits 說明書進(jìn)行親和層析純化。調(diào)整蛋白濃度至1 mg/mL,分別在含4、3、2、1、0.5 moL/L 尿素的復(fù)性緩沖液(50 mmol/L Tris,0.5 mmol/L EDTA,50 mmol/L NaCl,10%甘油,1%精氨酸,pH 8.0)中進(jìn)行梯度透析復(fù)性,每6 h 更換1次透析液,最后在Tris-HCl 緩沖液中透析過夜。采用SDS -PAGE 電泳檢測復(fù)性蛋白的純度,用BCA 蛋白定量試劑盒測定蛋白濃度。

        圖3 間接IFA 檢測結(jié)果Fig.3 Dection results of indirect immunofluorescence analysis(IFA)

        圖4 單克隆抗體效價(jià)的測定Fig.4 Determination of 2 MAbs titer by Dot-enzyme-linked immunosorbent assay(Dot-ELISA)

        圖5 單克隆抗體的特異性分析Fig.5 Specificity analysis of MAbs

        pET-28a 原核表達(dá)載體功能強(qiáng)大,表達(dá)產(chǎn)物攜帶His 標(biāo)簽,可采用親和層析法進(jìn)行純化。本研究中構(gòu)建重組表達(dá)質(zhì)粒pET -28a -G 時(shí),同時(shí)轉(zhuǎn)化大腸桿菌BL21,經(jīng)誘導(dǎo),表達(dá)產(chǎn)物濃度在1 mg/mL 左右,但主要以包涵體形式存在。通常載體、宿主、外源基因和誘導(dǎo)條件等是影響外源蛋白可溶性表達(dá)的主要因素,本研究中曾更換攜帶GST 標(biāo)簽的pGS -21a(+)表達(dá)載體,更換E.coli Rosseta表達(dá)菌株,篩選表達(dá)條件(即固定其他因子,對單個(gè)因子進(jìn)行不同溫度、不同IPTG 濃度和不同誘導(dǎo)時(shí)間表達(dá)),均未明顯提高上清液表達(dá)量,較多的疏水性氨基酸與稀有密碼子成為G 蛋白的可溶表達(dá)瓶頸。

        圖6 分泌穩(wěn)定性測定Fig.6 Secreting stability analysis of MAb 1C5 and MAb 2D5

        包涵體經(jīng)復(fù)性后可恢復(fù)部分抗原性,楊振慧[14]制備了包涵體形式的SVCV-G 蛋白,割膠回收后免疫新西蘭大白兔,經(jīng)Western -Blot 檢測表明,制備的兔抗血清與細(xì)胞培養(yǎng)的SVCV 發(fā)生特異性反應(yīng),這是本研究中利用包涵體形式蛋白制備單克隆抗體的理論依據(jù)。

        科室學(xué)術(shù)例會(huì)是培養(yǎng)研究生科研水平的一種重要手段,其主要內(nèi)容是工作匯報(bào),實(shí)驗(yàn)交流和科學(xué)問題探討[6]。還可以利用研究課題方向相近的特點(diǎn),在有限范圍內(nèi)建立課題小組。通過課題組定期組會(huì)制度對研究生文獻(xiàn)檢索能力進(jìn)行培養(yǎng)和考核。對于剛?cè)雽W(xué)或剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的研究生,主要匯報(bào)所查閱的文獻(xiàn),通過相互的交流和討論,確定研究生的具體課題方向;對于高年級(jí)研究生,則著重匯報(bào)自己課題的進(jìn)展情況以及遇到的問題,通過查閱文獻(xiàn)如何解決[7]。

        張朋等[15]利用純化病毒制備抗鯉春病毒單克隆抗體,經(jīng)Western -Blot 檢測表明,制備的單抗主要識(shí)別SVCV N 蛋白,這可能與N 蛋白是病毒粒子中含量最豐富的蛋白有關(guān)。若用全病毒抗原制備單克隆抗體,難以篩選出與鯉春病毒G 蛋白反應(yīng)的單抗,而本研究中以重組蛋白制備抗SVCV G 蛋白的單抗,則無需進(jìn)行復(fù)雜的病毒純化。為保證篩選結(jié)果的準(zhǔn)確性,本研究中建立了間接ELISA 結(jié)合間接IFA 的篩選方法,前者可一次性處理大批樣品以縮小篩選范圍,后者可確保具有特異性的單抗與病毒反應(yīng)。結(jié)果表明,本研究中成功篩選出兩株陽性的雜交瘤細(xì)胞株,經(jīng)Western -Blot 檢測表明,兩株單抗能與SVCV G 蛋白反應(yīng),具有良好的特異性。

        蘇霍姆林斯基說過:“教育的全部奧妙就在于愛兒童?!碧招兄壬舱f過:“捧著一顆心來,不帶半根草去。”因此,愛是一種力量、一種品質(zhì),是教育成功的秘訣。在德育工作中,愛是基礎(chǔ),愛是本質(zhì),愛是師德的核心,愛是教師最基本的行為準(zhǔn)則和道德準(zhǔn)則。在德育工作中,如何讓學(xué)生在師愛中快樂學(xué)習(xí)、健康成長、全面發(fā)展呢?

        本研究中,采用大腸桿菌原核表達(dá)系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)了鯉春病毒G 蛋白的高效表達(dá),經(jīng)包涵體洗滌、親和層析純化后,采用尿素濃度梯度復(fù)性,首次以重組蛋白制備出抗鯉春病毒G 蛋白的單克隆抗體,為進(jìn)一步建立新型SVCV 快速檢測方法提供了技術(shù)支持。

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