6种海洋致病性弧菌36kDa外膜蛋白特性分析

研究本着筛选和制备弧菌共同外膜蛋白亚单位疫苗,用十二烷基肌氨酸钠抽提并结合超速离心的方法提取了鳗弧菌(Vibrio anguillarum)、鱼肠道弧菌(V.ichthyoenteri)、溶藻弧菌(V.alginolyticus)、副溶血弧菌(V.parahaemolyticus)、哈维氏弧菌(V.harveyi)和创伤弧菌(V.vulnificus)6种海洋致病性弧菌的主要外膜蛋白, SDS-PAGE图谱比较发现这6种弧菌都存在36 kDa的外膜蛋白条带.通过电泳洗脱分离纯化这6种弧菌的36 kDa外膜蛋白,并制备了鳗弧菌菌株SJ060621的36 kDa外膜蛋白多抗.ELISA和Western-blot印迹结果显示,仅鳗弧菌SJ060621、S010610-1和哈维氏弧菌的36 kDa外膜蛋白存在免疫交叉反应;双向电泳分析了鳗弧菌SJ060621、S010610-1、哈维氏弧菌和溶藻弧菌的36 kDa外膜蛋白,2-DE图谱显示出鳗弧菌SJ060621和S010610-1均由3种等电点相近的蛋白组成,存在很高的同源性,2株鳗弧菌与溶藻弧菌和哈维氏弧菌在蛋白质组成数量和等电点上都存在较大的差异,结果说明通过主要外膜蛋白的分子量和免疫特性研究,可为筛选不同弧菌共同外膜蛋白的亚单位疫苗提供有利参考.     

4 种病原弧菌外膜蛋白的提取及抗原性初步分析

利用十二烷基磺酸钠抽提并结合超速离心的方法提取了鳗弧菌(Vibrio anguillarum)、河口弧菌(V.aestuarianus)、霍乱弧菌(V.cholerae)和副溶血弧菌(V.parahaemolyticus)4种致病性弧菌的主要外膜蛋白,通过SDS-PAGE分析比较4种弧菌主要外膜蛋白的组分。结果表明:4株弧菌的外膜蛋白电泳图谱一般可得到5～10条蛋白带,分子量多数集中在26~40 kD和48~85 kD。对所提取的4种弧菌主要外膜蛋白进行SDS-PAGE后,分别与自制的兔抗鳗弧菌血清、抗河口弧菌血清、抗副溶血弧菌血清进行Western-blotting印迹分析。结果显示每种全菌抗血清可与相应菌的外膜蛋白部分组分发生免疫反应,并与其他3种弧菌外膜蛋白的部分组分产生交叉免疫反应,这些反应条带分子量主要集中于30~48 kD之间。本研究为进一步研究致病性弧菌外膜蛋白免疫学特性提供参考。     

香鱼(Plecoglossus altivelis)铁蛋白的分子鉴定、表达及功能研究

铁蛋白(Ferritin,Fer)是一类广泛存在于生物体内、并与铁代谢密切相关的铁储存蛋白。本研究通过香鱼(Plecoglossus altivelis)单核/巨噬细胞转录组测序获得铁蛋白亚基基因(Pa Fer)c DNA全序列,结果显示,Pa Fer由943个核苷酸组成,开放阅读框为531bp,编码176个氨基酸,预测相对分子质量为20.4k Da,等电点为5.46。氨基酸序列多重比对结果显示,Pa Fer具有保守的铁蛋白样双铁结构域,与虹鳟(Oncorhynchus mykiss)和大西洋鲑(Salmo salar)Fer M亚基(Fer-M)同源性最高,均为92%;系统进化树分析表明,Pa Fer与胡瓜鱼、大西洋鲑和虹鳟的Fer-M聚为一个小簇,与虹鳟Fer-M进化相关性最高。实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,q PCR)结果表明,Pa Fer m RNA主要在香鱼脾脏中表达量最高,肾脏、鳃、脑和心脏中次之;鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染后,香鱼肝脏、脾脏和肾脏等组织中Pa Fer m RNA表达显著上调。原核表达了Pa Fer重组蛋白(r Pa Fer),r Pa Fer以包涵体形式表达,镍柱亲和层析纯化重组蛋白,尿素梯度透析法复性r Pa Fer。铁螯合实验结果显示,当r Pa Fer浓度为4μg/m L时,螯合铁的能力最大,为43.96%。抑菌实验结果表明,r Pa Fer对鳗弧菌、溶藻弧菌(Vibrio alginolyticus)和创伤弧菌(Vibrio vulnificus)的最小抑菌浓度分别为1.5625、25.0和100.0μg/m L。综上,Pa Fer与香鱼抗病原感染的免疫反应紧密相关,可能通过调控铁代谢参与鱼类抵抗微生物的宿主自身免疫过程。本研究为进一步研究鱼类Fer的功能及在病原菌感染免疫中的分子机制奠定基础。     

拟态弧菌全长toxR基因的克隆和序列分析

对克隆的拟态弧菌Vibrio mimicus的全长toxR基因及进行相关的序列分析.根据已发表的其他几种弧菌toxR基因两翼核苷酸序列,设计和合成上下游简并引物,以拟态弧菌1.1969标准株的基因组DNA为模板进行PCR扩增,将获得的1.3kb扩增片断进行克隆、鉴定和测序,并将该序列提交至GenBank (登录号为EF693743).首次获得拟态弧菌840bptoxR基因全长核苷酸序列.与其它弧菌的相应序列分析比对显示,该序列与霍乱弧菌Vibrio cholerae的toxR基因有87%-88%的相似性,与鳗弧菌Vibrio anguillarum的toxR基因有75%的相似性,与副溶血弧菌Vibrio parahaemolyticus的toxR基因有45%的相似性.该基因编码1个含有279个氨基酸残基的蛋白质,其分子量为31.13kDa,等电点为5.35,并含有一个典型的转录激活区和一个跨膜区.系统发育树分析表明,几种常见致病性弧菌的toxR基因序列存在较大分歧,拟态弧菌能较容易与进化相近的霍乱弧菌鉴别区分开来.toxR基因全长核苷酸序列的获得将为拟态弧菌的菌种鉴定增添新的分子靶标,有助于其结构和功能的研究及通过突变分析鉴定出新的受toxR基因调控的致病基因.     

香鱼(Plecoglossus altivelis)肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 基因的分子克隆、鉴定及免疫相关性表达

肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha, TNF-α)是TNF 超家族成员之一, 在动物机体抵 抗细菌和病毒入侵时发挥重要作用。本研究基于香鱼(Plecoglossus altivelis)单核/巨噬细胞转录组数 据库, 获得了香鱼TNF-α 基因(PaTNF-α)全长cDNA 序列。PaTNF-α 由1932 个核苷酸组成, 包含一 个大的开放阅读框, 编码235 个氨基酸, 预测分子量为26.4 kDa.氨基酸序列多重比对分析表明, PaTNF-α 具有TNF 超家族的特征序列、1 个TACE 酶切位点和1 个保守的二硫键, 与虹鳟 (Oncorhynchus mykiss)TNF-α 同源性最高, 为53.4%; 系统进化树分析表明, 鱼类TNF-α 形成一个大 簇, PaTNF-α 与虹鳟TNF-α 进化相关性最高。实时荧光定量PCR (quantitative real-time PCR, qRT-PCR) 结果显示, PaTNF-α mRNA 在头肾中表达量最高; 鳗弧菌(Vibrio anguillarum)感染后香鱼肝、脾、头 肾和外周血细胞中PaTNF-α mRNA 表达量显著上调; 香鱼单核/巨噬细胞经鳗弧菌、LPS 和poly(I: C) 处理后, PaTNF-α mRNA 表达量显著上调。原核表达了PaTNF-α 成熟肽, 并制备了抗血清。Western blot 分析表明, 鳗弧菌感染后香鱼血清和单核/巨噬细胞上清中的PaTNF-α 表达量含量也显著增加。 综上, 香鱼TNF-α mRNA 及蛋白的表达与病原体感染密切相关, 为深入研究鱼类TNF-α 的生物学功 能及其在病原体感染中的作用机制提供理论基础。     

中国明对虾Imd免疫信号通路相关基因克隆及表达分析

Imd免疫信号通路在无脊椎动物抗革兰氏阴性菌方面起到十分重要的作用。在已知中国明对虾Imd通路下游核转录因子Relish基因全长的情况下,利用同源克隆方法获得了Imd通路上游基因Imd的cDNA序列,命名为FcImd,该基因全长783bp,5’非编码区45bp,3’非编码区255bp,开放阅读框483bp,编码160个氨基酸,包括一个位于C端的死亡结构域。同源性分析表明,FcImd基因氨基酸序列与其他甲壳动物的氨基酸序列高度保守,与凡纳滨对虾和日本囊对虾的同源性分别为99%和88%。于鳗弧菌感染后的1,3,6,12,24,48,96,144h记录实验组和对照组的累积死亡率,并分别取血淋巴用于检测中国明对虾Imd及Relish基因在不同时间点的表达量变化情况。结果显示:鳗弧菌感染后,实验组Imd和Relish表达量均显著高于对照组(P0.05),其中Imd表达量呈先升高后降低趋势,Relish表达量在1h时达到最高,然后呈逐渐降低趋势。中国明对虾感染鳗弧菌后Imd和Relish基因呈不同步上调表达,说明Imd和Relish基因的表达与弧菌刺激密切相关,提示Imd和Relish基因参与了对虾抗菌反应的Imd信号转导通路。     

鳗弧菌膜绑定溶胞壁质转糖酶MltD的表达纯化及生物信息学分析

本研究将新发现的鳗弧菌毒力相关基因mltD(膜绑定溶胞壁质转糖酶基因)克隆于表达载体pET-32a(+),在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,并以镍琼脂糖亲和层析柱纯化表达的融合蛋白;经SDS-PAGE分析,纯化的融合蛋白为单一条带,分子量约为70.2 kDa,与理论预测值相符。生物信息学分析表明,鳗弧菌MltD由523个氨基酸组成,与其他弧菌的MltD氨基酸序列有较高的相似性;二级结构以α螺旋和无规则卷曲为主;功能区包括N端的信号肽区域、1个糖基转移酶结构域和C端的3个溶解酶结构域;蛋白的N端具有一段脂蛋白信号肽,信号肽外的其他部分为非细胞质蛋白。鳗弧菌MltD蛋白为亲水性;不稳定系数为27.40,属于稳定性蛋白;整个蛋白分子共有24个可能的抗原决定簇,具有较强的抗原性。推断MltD蛋白为1种外周膜脂蛋白,在弧菌中相对保守,抗原性强,可应用于抗弧菌病疫苗的开发研制。     

鱼类4种病原弧菌耐药性及主要外膜蛋白OmpK基因检测

对鱼源4种病原弧菌(鳗弧菌、哈氏弧菌、鱼肠道弧菌、秦皇岛弧菌)进行了对常用抗菌类药物的耐药性测定,结果表明,鳗弧菌对青霉素G、苯唑青霉素、氨苄青霉素、克林霉素、万古霉素、杆菌肽等6种常用药物耐药;哈氏弧菌对青霉素G、苯唑青霉素、氨苄青霉素、杆菌肽等4种常用药物耐药;鱼肠道弧菌对苯唑青霉素和杆菌肽等2种耐药;秦皇岛弧菌对青霉素G、苯唑青霉素、氨苄青霉素、克林霉素、杆菌肽等5种耐药.根据已知的弧菌外膜蛋白OmpK序列设计1对简并引物,利用聚合酶链式反应(PCR)方法从4种病原弧菌总DNA中均扩增外膜蛋白OmpK的基因片断,结果鳗弧菌、哈氏弧菌、秦皇岛弧菌及鱼肠道弧菌均扩增得到约800bp DNA片段,但鱼肠道弧菌扩增的片段较模糊.     

鳗弧菌膜绑定溶胞壁质转糖酶MltD的表达纯化及生物信息学分析

本研究将新发现的鳗弧菌毒力相关基因mltD(膜绑定溶胞壁质转糖酶基因)克隆于表达载体pET-32a(+),在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达,并以镍琼脂糖亲和层析柱纯化表达的融合蛋白;经SDS-PAGE分析,纯化的融合蛋白为单一条带,分子量约为70.2 kDa,与理论预测值相符.生物信息学分析表明,鳗弧菌MltD由523个氨基酸组成,与其他弧菌的MltD氨基酸序列有较高的相似性;二级结构以a螺旋和无规则卷曲为主;功能区包括N端的信号肽区域、1个糖基转移酶结构域和C端的3个溶解酶结构域;蛋白的N端具有一段脂蛋白信号肽,信号肽外的其他部分为非细胞质蛋白.鳗弧菌MltD蛋白为亲水性;不稳定系数为27.40,属于稳定性蛋白;整个蛋白分子共有24个可能的抗原决定簇,具有较强的抗原性.推断MltD蛋白为1种外周膜脂蛋白,在弧菌中相对保守,抗原性强,可应用于抗弧菌病疫苗的开发研制.     

白色噬琼胶菌QM38β-琼胶酶基因agaD02 的克隆与表达

从白色噬琼胶菌(Agarivorans albus)QM38基因组中扩增到一段编码β-琼胶酶的DNA序列,命名为agaD02。序列相似性分析的结果表明,基因agaD02和弧菌Vibrio sp.JT0107及Vibrio sp.PO-303的琼胶酶基因具有同源性,其相似性程度分别为98.7%和97.4%,而同GenBank中的其他序列同源性很低。对此基因的序列进行了分析,结果表明,其开放阅读框长度为2 868 bp,编码的蛋白质包含955个氨基酸,在蛋白数据库中的编号为ABM90422,推测其分子质量为106 ku,等电点为4.87。利用网上数据库资源和生物学软件对预测的琼胶酶蛋白序列进行了同源性分析和结构分析。设计两端含酶切位点的特定引物,克隆agaD02基因,构建入表达载体pET24a(+),转化大肠杆菌BL21(DE3),转化后提取质粒进行酶切和电泳验证,转化后的大肠杆菌经诱导可产生胞外琼胶酶。     

副溶血弧菌一种糖蛋白酶(复苏促进因子)在大肠杆菌中的表达及性质

用PCR方法从副溶血弧菌8621.4基因组中扩增出1种细胞复苏促进因子家族的糖蛋白酶(Glycoprotease,Gcp)基因,核酸序列分析表明其含有完整的gcp基因开放阅读框,编码233个氨基酸组成的蛋白质.核酸序列与副溶血弧菌糖蛋白酶家族基因的序列相似性为100％.其氨基酸序列与哈维氏弧菌HY01、弧菌Ex25、溶珊瑚弧菌、拟态弧菌和杀鲑弧菌LFI1238等糖蛋白酶的序列相似性为67％～92％.将该基因克隆到表达载体pET28a,在大肠杆菌BL21 (DE3)中诱导表达,用Ni琼脂糖亲和柱层析纯化的蛋白为单一条带,利用纯化的Gcp免疫新西兰大白兔制备特异性抗体,Western-Blotting分析发现正常生长及活的非可培养状态(VBNC)诱导过程中的副溶血弧菌细胞内表达的Gcp蛋白为1条带,分子量约为27 kDa,而在VBNC状态的菌体中检测到2条蛋白带.研究结果为进一步探索海洋弧菌活VBNC的形成和复苏机制奠定基础.     

聚合酶链反应(PCR)检测花鲈鳗弧菌感染

从海洋鱼类重要病原菌———鳗弧菌基因库中选择金属蛋白酶基因为目标检测基因 ,以此设计一对引物 ,建立聚合酶链反应 (PCR)检测鳗弧菌的方法 ,并对此方法的灵敏性和特异性进行了研究 ,结果表明该方法对鳗弧菌的检测快速、灵敏。对人工感染鳗弧菌的花鲈组织样品进行检测 ,该方法能识别组织样品中极微量的鳗弧菌。     

间接ELISA技术在病原性鳗弧菌SMP1快速检测中的应用

以大菱鲆(Scophthalmus maximus)出血症的病原菌——鳗弧菌(Vibrio anguillarum)SMP1为抗原,制备兔抗血清,测定了抗血清的工作浓度和对抗原的特异性,建立了在大菱鲆肝肾组织中检测SMP1的间接ELISA方法。SMP1人工感染大菱鲆,用建立的间接ELISA对大菱鲆肾脏和肝脏进行检测,结果肾脏的阳性检出率为87.7%,肝脏的阳性检出率为90%。该方法的建立有助于快速准确地鉴定由SMP1引起的大菱鲆疾病。     

养殖大黄鱼(Pseudosciaena crocea)3种致病弧菌的分子鉴定及其系统发育学分析

从患病养殖大黄鱼分离到3株病原菌H040823-1、H050704-1、H050815-1,经常规生理生化鉴定均属于弧菌属的种类,API20E快速鉴定菌株H040823-1为副溶血弧菌(Vibrio parahaemolyti-cus),菌株H050815-1为溶藻弧菌(V.alginolyticus),菌株H050704-1不在API20E鉴定谱内。为了进一步确定其分类地位,测定了3株病原菌的16S rRNA和HSP60(heat shock protein,HSP60)基因部分序列。16S RNA基因系统进化分析表明,3株病原菌与副溶血弧菌、哈维氏弧菌、溶藻弧菌亲缘关系较近,相互之间同源性均大于96.9%,差异不明显。HSP60基因序列分析表明,菌株H040823-1、H050704-1、H050815-1的HSP60基因序列分别与V.parahaemolyticus(AF230951)、V.harveyi(EU036994)、V.alginolyticus(DQ664545)的同源性最高,分别为96.7%、99.8%和98.0%,而与其他弧菌HSP60基因的同源性均低于91.9%,3株病原菌相互之间同源性低于92.3%,差异显著。HSP60基因构建的系统进化树表明,H040823-1、H050704-1、H050815-1分别与V.parahaemolyticus、V.harveyi、V.alginolyticus聚类。综合以上结果,菌株H040823-1、H050704-1、H050815-1可分别鉴定为副溶血弧菌、哈维氏弧菌、溶藻弧菌。结果表明,HSP60基因比16S rRNA基因更适合用于海水鱼类致病性弧菌种间的分类研究。     

松江鲈(Trachidermus fasciatus)泛素结合酶E2-D2基因的分子克隆及组织表达分析

泛素结合酶(UbcE2)是蛋白泛素化过程中所必需的酶,在泛素转移和底物的特异性识别方面发挥着重要的作用。本实验利用RACE技术克隆获得了全长为993bp的松江鲈泛素结合酶E2-D2基因cDNA序列(命名为TfUbcE2-D2),其开放阅读框为444bp,编码147个氨基酸。通过SMART预测得知,TfUbcE2-D2含有一个UBCc结构域。同源比对结果表明该基因与其他物种的同源性为92.31%。实时荧光定量PCR显示,TfUbcE2-D2广泛表达于松江鲈各组织,在肾脏中的相对表达量最高,其次为鳃。鳗弧菌(Vibrio anguillarum)刺激后,TfUbcE2-D2在血液、脾脏、肝脏和鳃中表达均上调,其中,脾脏和鳃中的表达量上调约40倍。由以上实验结果推测,TfUbcE2-D2可能参与松江鲈的先天免疫防御。     

哈维氏弧菌FlaA基因的克隆、序列分析及真核表达质粒的构建

哈维氏弧菌是水产病害中常见的致病菌.参照基因库上登录的弧菌鞭毛丝蛋白FlaA基因序列设计简并引物,PCR扩增哈维氏弧菌TS-628株的FlaA全基因,并克隆到pMD 18-T载体中测序,经序列分析该基因全长1 140 bp,编码379个氨基酸.与基因库中其他弧菌的同源基因序列比较显示,哈氏弧菌FlaA基因与霍乱弧菌FlaA基因的同源性最高(79.5%),该基因编码的多肽缺乏半胱氨酸,并在N-,C-两端的氨基酸序列较为保守,中间区域的变异较大.对该蛋白的氨基酸组成及空间结构进行了分析和预测,并推测该蛋白质的平均分子量为40.6 kDa.在该基因末端加上一段编码Flag短肽的核苷酸序列后克隆到真核表达载体pcDNA3.1(+),获得带哈氏弧菌鞭毛丝蛋白FlaA基因的真核表达重组质粒pcDNA-FlaA-tag,为其DNA疫苗的进一步研究奠定了基础.     

菲律宾蛤仔脂多糖诱导的肿瘤坏死因子α VpLITAF基因克隆及其对微生物侵染的应答研究

脂多糖诱导的肿瘤坏死因子α(LITAF)是一种重要的转录因子,在调节LPS诱导炎症因子TNF-α的表达过程中发挥重要作用。采用表达序列标签(expressed sequence tags,ESTs)结合cDNA末端快速克隆技术(rapid amplification of cDNA Ends,RACE),获得了菲律宾蛤仔LITAF基因cDNA全长(VpLITAF),并利用实时荧光定量PCR技术研究VpLITAF的组织分布以及鳗弧菌、藤黄微球菌刺激下的时序表达特征。VpLITAF基因序列包含393bp的开放阅读框,编码130个氨基酸,预测分子量为14.39kD,理论等电点7.47。序列分析表明,VpLITAF具有高度保守的LITAF结构域,与其它贝类LITAF具有高度同源性,并在系统进化树中与海洋软体动物LITAF聚为一簇。VpLITAF基因主要表达于蛤仔肝胰腺,肌肉中的表达量则相对较低。鳗弧菌和藤黄微球菌刺激在某些时段可显著诱导VpLITAF基因的表达水平,最高可达对照组表达量的3.5倍,且鳗弧菌对VpLITAF基因表达的诱导作用明显强于藤黄微球菌。以上结果表明,VpLITAF在菲律宾蛤仔的固有免疫反应中发挥着重要作用。     

几种海产双壳贝类血淋巴中抗菌物质的诱导及其活性测定

以贻贝（Mytilus edulis)，毛蚶（Scapharca subcrenata)，海湾扇贝（Argopecten irdians)和菲律宾蛤仔（Ruditapes philippinesis)为试验材料，分别用活的和灭活的大肠杆菌为诱导物进行诱导，采用3种革兰氏阳性细菌和3种革兰氏阴性细菌作为指示菌，对4种供试双壳贝类血淋巴进行抗菌活性测定，结果表明：（1）贻贝在诱导前其血淋巴对金黄色葡萄球菌和四联微球菌有抑菌活性，免疫诱导可使血淋巴对鳗弧菌出现抑菌作用；（2）毛蚶在诱导前其血淋巴中含有对金黄色葡萄球菌和鳗弧菌有抑菌活性的物质，诱导对这两种菌的抑菌活性有明显的提高，但未诱导出对另外4种供试细菌有活性的物质；（3）海湾扇贝在诱导前其血淋巴对所有供试细胞均无抑菌活性，但经诱导后产生对金黄色葡萄球菌，副溶血弧菌和鳗弧菌有抑菌活性的物质，且活菌诱导比灭活诱导效果好；（4）菲律宾蛤仔在诱导前其血淋巴仅对金黄色葡萄球菌和鳗弧菌表现出抑菌活性，经诱导后其血淋巴不仅对这两种菌的抑菌活性增强，而且还诱导出对副溶血弧菌有抑菌活性的物质。