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口蹄疫(FMD)是由口蹄疫病毒(FMDV)引起猪、牛、羊等偶蹄兽的一种急性热性高度接触性传染病,严重危害家畜的生产力和畜产品质量安全,被OIE列为烈性传染病。我国目前通过接种合成肽疫苗和灭活苗的方法来控制该病的流行,合成肽苗虽然具有良好的保护效果,但生产工艺复杂,成本高不利于普及推广。因而一种廉价、安全、高效的疫苗生产系统的开发具有巨大的应用前景,本文所运用的毕赤酵母表达系统是目前较适宜的一种方法。
根据已知载体基因序列,设计含有XhoⅠ和XbaⅠ酶切位点的一对引物,采取聚合酶链式反应(PCR)法,以质粒pMD18-P1为模板进行了VP1的扩增。PCR产物经纯化回收后,克隆到pMD18—Simple T载体上,经序列测定证实VP1基因克隆到T载体上。将克隆质粒pMD18—VP1、pPICZα C和pGAPZα A质粒分别用XhoⅠ和XbaⅠ双酶切,然后连接,转化大肠杆菌,得到重组表达质粒pPICZα C—VP1、pGAPZα A—VP1。经酶切和测序鉴定,VP1基因片段插入到表达载体pPICZα C和pGAPZαA启动子下,并形成正确的开放阅读框(ORF)。
用SacⅠ单酶切pPIcZα C—VP1,电击转化感受态的毕赤酵母工程菌X—33,最后涂布YPDS+ZeocinTM选择性培养基,置30℃温箱培养3~5天,结果获得多个单菌落。通过提高抗生素浓度,筛选出高抗性的转化子。先用BMGY培养基激活培养,离心后用BMMY培养基重悬菌体。每24小时添加一次甲醇,保持其终浓度为1.0%,诱导表达96小时后,收集菌液。取少量上清液进行SDS-PAGE电泳分析和Western—Blot鉴定。
将重组质粒pGAPZα A—VP1经限制性内切酶AvrⅡ线性化,用电转化的方法导入Pichia.pastoris X—33中,整合到毕赤酵母染色体的高效启动子3磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)的下游。用高浓度的Zeocin抗生素筛选高拷贝转化子,将重组菌株接种于YPD培养基诱导表达,筛选菌株后进行大规模培养,通过收集不同时间段的表达产物,进行SDS-PAGE分析表明,培养72h后目的蛋白表达量最大,达110.537mg/L,表达蛋白的理论分子量为45KDa。对纯化后的蛋白进行了生物活性测定,表达的VP1蛋白生物学活性良好。
将pPICZα C—VP1重组酵母所表达的蛋白制成油乳剂疫苗,经皮下多点注射免疫小鼠。ELISA试剂盒检测小鼠血清中FMDV特异抗体变化。结果发现,自制油乳剂疫苗能诱发小鼠的体液免疫反应。
综上所述,本研究成功地在毕赤酵母中分泌表达出FMDV VP1结构蛋白,该蛋白所制成的亚单位疫苗能够刺激小鼠产生抗体,为口蹄疫新型疫苗的研究奠定了基础。