金黄色葡萄球菌肠毒素B在枯草杆菌芽孢表面的表达及免疫特征研究

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目的:  金黄色葡萄球菌是人类化脓感染中最常见的病原菌,除引起人类局部化脓感染之外,还能引起肺炎、伪膜性肠炎、心包炎等,甚至全身感染,如败血症、脓毒症等。近年来由于抗生素的广泛应用,耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)感染日益严峻,大部分MRSA产肠毒素B(SEB),SEB被认为在所有肠毒素中是最具毒性的一种肠毒素,目前临床上尚无针对 SEB中毒和感染的有效疫苗和药物。枯草芽孢独特的抗逆性和免疫学特性,可作为口服疫苗的优良载体。本课题拟在枯草杆菌芽孢表面上融合表达 SEB蛋白,使用重组芽孢口服免疫小鼠,观察其免疫原性,为以SEB枯草芽孢口服疫苗的研究奠定基础。  方法:  SEB在大肠杆菌中的克隆表达、纯化  根据GenBank中SEB的序列,设计特异性引物,以临床分离金葡菌的DNA为模板,PCR扩增SEB基因,PCR纯化产物和pET-28a(+)质粒经BamH I、XholI双酶切后进行连接,转化感受态大肠杆菌BL21,对质粒进行双酶切,PCR鉴定和基因测序验证。IPTG诱导表达重组蛋白,对表达的蛋白进行纯化。以十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及免疫印迹法(Western Blot)验证重组蛋白的表达。  SEB基因在枯草芽孢表面的融合表达  以构建的 pET-28a(+)-SEB质粒为模板进行 PCR扩增,PCR纯化产物与pUS186-CotC质粒经Xbal I、Hind III双酶切后进行连接,转化枯草杆菌WB600,营养枯竭法使用DSM培养基诱导芽孢生成;用SDS-PAGE和Western Blot对重组芽孢进行验证。  动物实验  将18只小鼠分为三组,分别naive,口服CotC芽孢,口服CotC-SEB芽孢,在第0、1、2、16、17、18、28、32、33、34天用灌胃针口服免疫小鼠1×109芽孢,第51天颈椎脱臼法处死小鼠。分别在第-1、15、31、47、50天采集大便、血清。用ELISA方法检测大便IgA水平、血清中的IgG1、IgG2a水平。  结果:  SEB在大肠杆菌获得表达  用煮沸法从临床分离菌获得PCR模板,PCR扩增SEB基因,大小为801bp;重组的pET-28a-SEB基因经双酶切鉴定可见目的片段,测序结果显示SEB起始于ATG,终止于TGA,编码266个氨基酸,预测SEB蛋白分子量为31556.6Da,等电点为8.65,GRAVY值为-0.655,推测该蛋白为碱性蛋白和亲水性蛋白,同源性比较结果为99.00%,经IPTG诱导后,SDS-PAGE和Western blot结果显示在相应分子量35kDa可见重组蛋白。大量诱导表达重组蛋白后,在0.25mol/L的KCL溶液中进行切胶纯化后SDS-PAGE结果示在35kDa可见明显条带。  构建了重组SEB枯草芽孢  以 pET-28a(+)-SEB载体为模板进行 PCR扩增,1%琼脂糖凝胶电泳显示,成功扩增出约801bp的 DNA片段,重组的pUS186-CotC-SEB经双酶切鉴定可见目的片段,使用 DSM培养基获得高产量的重组芽孢,产量约为1*1011个/L,重组芽孢经SDS-PAGE和Western blot验证,在相应分子量41kDa左右可见目的条带,与预期分子量相符。  口服重组SEB枯草芽孢诱导小鼠体液免疫  使用重组芽胞口服免疫小鼠2周后大便SEB特异性IgA水平明显升高,并在第47天达到最高峰,重组芽孢组与非重组芽孢处理组相比有显著性差异(P<0.001);血清SEB特异性IgG1、IgG2a水平在第15天明显升高,其中IgG1水平在第47天达到最高峰,IgG2a在第51天达到最高峰,重组芽孢组与非重组芽孢处理组相比有显著性升高(P<0.05),血清 IgG2a水平升高明显,提示口服重组SEB芽孢诱导Th1优势免疫。  结论:  成功构建了SEB的原核表达系统、获得纯化的SEB蛋白,并构建表达SEB重组枯草芽孢,重组芽孢口服免疫小鼠后,可诱导大便SEB特异性IgA,血清特异性IgG1、IgG2a显著升高,说明重组芽孢具免疫原性,为其后续免疫保护研究奠定了基础。
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