鹦鹉热嗜衣原体Ⅲ型分泌系统效应蛋白的预测、鉴定及特性的研究

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目的:预测、筛选鹦鹉热嗜衣原体(Chlamydophila psittaci, Cps)III型分泌系统(Type III secretion system, T3SS)效应蛋白,研究其细胞内定位和特征。方法:计算机辅助的生物信息学方法Effective T3、BPBAac tool,以及其他T3SS效应蛋白文献资料,预测Cps T3SS效应蛋白编码基因。提取Cps6BC菌株DNA为模板,设计特异性引物,PCR扩增Cps T3SS假设效应蛋白编码基因,酶切后连接到载体pGEX-6P-1上,亚克隆构建重组质粒pGEX-6P-1/目的片段,经PCR、测序鉴定后转化至表达宿主菌E.coli BL21中,并进行IPTG诱导表达。对温度、IPTG浓度和时间等诱导表达条件进行系列优化后获得可溶性表达蛋白,并大量诱导表达,Western blot分析和鉴定表达产物。GST树脂纯化重组蛋白,BCA法测定蛋白浓度;重组蛋白皮下免疫BALB/c小鼠,检测免疫小鼠血清中重组蛋白多克隆抗体的效价,并以制备的多克隆抗体为一抗,应用间接免疫荧光(Immunofluorescence assay, IFA)检测假设效应蛋白在感染细胞的定位情况,以筛选Cps效应蛋白。对筛选出来的效应蛋白,监测其在不同时间点的分泌情况,并用RT-PCR和Western blot分析其转录和蛋白表达时相。此外,Western blot分析效应蛋白与其他衣原体的血清的交叉反应。ELISA法检测效应蛋白刺激THP-1细胞产生IL-1β、IL-6和TNF-α的情况。结果:应用Effective T3、BPBAac tool交叉验证,预测了9个Cps T3SS效应蛋白编码基因:CPSIT0357、CPSIT0429、CPSIT0461、CPSIT0463、CPSIT0490、CPSIT0594、CPSIT0785、CPSIT0844、CPSIT0846,并结合相关文献,选取了CPSIT0019、CPSIT0020、CPSIT0968、CPSIT0969、CPSIT0942。培养Cps6BC48h后提取DNA,扩增得到其目的片段;构建的重组质粒经PCR和测序证实插入片段为目的基因,测序结果与Genbank上登录序列完全一致;SDS-PAGE结果显示,在IPTG诱导下,对诱导表达条件进行系列的优化后,除CPSIT0357、 CPSIT0429、CPSIT0968、CPSIT0969外,重组菌分别表达了相对分子量(Mr)与预测分子量相近的可溶性蛋白。经GST树脂纯化后,将重组蛋白免疫雌性BALB/c小鼠,收集血清,检测其抗体效价:CPSIT0785、CPSIT0844、CPSIT0846、CPSIT0019、CPSIT0020效价高达1:64000。IFA细胞内定位观察中,CPSIT0844和CPSIT0846位于包涵体膜,而CPSIT0461、CPSIT0463、CPSIT0490、CPSIT0594、CPSIT0785、CPSIT0019、CPSIT0020、CPSIT0942位于包涵体内。CPSIT0844、CPSIT0846在Cps感染后0、6、12、18、24h后进行IFA监测,18h能观察到分泌于包涵体膜,并在随后的整个感染周期中位于包涵体膜。感染后2h即可在RT-PCR中检测到CPSIT0846的mRNA的转录,而CPSIT0844在12h检测到其转录,Western blot也显示了相同的结果,并随感染的时间而递增。CPSIT0844、CPSIT0846与Cps抗血清在相应条带有反应,而与肺炎嗜衣原体(Chlamydia pneumoniae,Cpn)和沙眼衣原体(Chlamydiatrachomati, Ct)抗血清无交叉反应。CPSIT0844、CPSIT0846能诱导THP-1细胞表达IL-1β、IL-6和TNF-α。结论:1. Effective T3、BPBAac tool信息学筛选T3SS效应蛋白,结合显微镜定位分析,对T3SS的研究具有指导性意义。2. CPSIT0844、CPSIT0846位于包涵体膜,而CPSIT0461、CPSIT0463、CPSIT0490、CPSIT0594、CPSIT0785、CPSIT0019、CPSIT0020、CPSIT0942主要位于包涵体内。3. CPSIT0844、CPSIT0846作为效应蛋白,在感染中期和早期发挥了一定的作用,体外能诱导THP-1细胞产生炎症因子。CPSIT0844、CPSIT0846与Cps抗血清有良好反应,而与Cpn、Ct抗血清无交叉反应。
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