技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及一种山羊关节炎-脑炎病毒血清抗体诊断标记蛋白gp135及其制备方法。
背景技术
山羊关节炎-脑炎(caprine arthritis-encephalitis,CAE)是由山羊关节炎-脑炎病毒(caprine arthritis-encephalitis virus,CAEV)引起的山羊的一种慢性病毒性传染病。该病的主要特征是:成年山羊呈缓慢发展的关节炎,间或伴有间质性肺炎和间质性乳房炎;2-6月龄羔羊表现为上行性麻痹的神经症状。本病感染率高,潜伏期长,感染山羊终生带毒,且没有特异的治疗方法,对畜群的生产性能特别是奶产量有重要影响,同时也妨碍了种用动物的正常贸易,被我国列为二类动物疫病,在国际贸易中,相关动物及产品入境时必须检疫。
山羊关节炎-脑炎病毒自1982年被Crowford等人发现以来,已经遍布世界许多国家,其中,美国、挪威、英国、日本、墨西哥、巴西等国家尤为严重,血清学调查显示其阳性率超过了30%。我国在1987年从英国进口的萨能奶山羊中分离了山羊关节炎一脑炎病毒并命名为CAEV89-GB1026。目前,主要分布于甘肃、陕西、贵州、山东、黑龙江、辽宁、四川等地区。已经分离鉴定出5个不同的山羊关节炎-脑炎病毒株,分别为甘肃、陕西、四川、贵州和山东毒株,这些毒株的gag-pol基因序列相似在99.2%~99.9%之间,基因型为B1型,与瑞士、斯诺文尼亚等欧洲国家流行株基因型相同。
山羊关节炎-脑炎呈地方流行性,发病山羊和隐性带毒者为传染源。可以感染任何年龄、性别的山羊。CAEV感染对宿主具有特异性,山羊是本病的主要易感动物,其中奶山羊最易感,多呈慢性持续感染,潜伏期长,待该病发现时,整个羊群可能已经全部被感染。有国外引种历史的羊群和地区,CAEV感染的风险越高。主要传播途径为羔羊通过吸吮含病毒的初乳和常乳而进行传播,也可以通过易感羊与感染的成年羊长期密切接触而传播。
琼脂糖凝胶扩散试验(AGID)是用于检测血清中CAEV抗体的最常用的方法,也是国际兽医组织(OIE)推荐的检测方法。AGID的常用抗原是全病毒抗原,而衣壳蛋白P28和囊膜蛋白gp135也可以用做AGID的抗原,为血清学诊断标记蛋白。同时,由于ELISA更敏感、更经济,且能够用于大规模的血清学筛查,在2004年被OIE定为CAEV检测的标准方法。目前,常用于ELISA抗原包括全病毒抗原和重组抗原,重组抗原中gp135蛋白为重要的血清学诊断标记蛋白。
目前gp135蛋白的重组表达方法主要以大肠杆菌表达为代表的原核表达,CAEV病毒感染哺乳动物上皮细胞,利用宿主的蛋白质表达系统进行翻译、表达,而原核细胞的蛋白表达系统与真核细胞差异较大,由于密码子的偏好差异和蛋白结构形成环境的差异使表达得到的蛋白在氨基酸序列、二级和三级结构上存在较大差异;此外,大肠杆菌表达已形成包涵体,不利于工业化生产。
发明内容
发明目的:本申请以GeneBank中公开的CAEV 病毒遗传物质DNA序列为基础,根据毕赤酵母GS115表达蛋白中密码子的偏好、优化表达蛋白的稳定性、形成分泌表达等方面对gp135蛋白的编码基因进行优化并合成,将合成的基因克隆入pPIC9K质粒构建重组质粒,并将线性化的重组质粒电激转化入毕赤酵母GS115中,筛选表达gp135蛋白的单克隆菌落,经诱导表达确定为分泌表达,且与CAEV感染靶标动物刺激产生的抗体产生抗原-抗体反应。
本发明技术方案如下:一种山羊关节炎-脑炎病毒血清抗体诊断标记蛋白gp135,包含经优化后的gpP135蛋白的核苷酸序列,如SEQ ID NO.1所示,一致性不小于95%的其它序列;以及包含经优化后的gp135蛋白的氨基酸序列,如SEQ ID NO.2所示,一致性不小于95%的其它序列。
进一步,仅为优化后的gpP135蛋白的核苷酸序列,如SEQ ID NO.1所示,优化后的gpP135蛋白的氨基酸序列,如SEQ ID NO.2所示。
一种山羊关节炎-脑炎病毒血清抗体诊断标记蛋白gp135的制备方法,包括下述步骤:
(1)gp135基因的密码子优化及合成
用毕赤酵母GS115表达蛋白中的密码子对CAEV gp135蛋白的编码基因进行优化及合成,获得pUC57-gp135质粒;
(2) 重组载体的构建
将上述pUC57-gp135质粒经NotⅠ和EcoRⅠ双酶切后与pPIC9K连接,构建重组表达质粒pPIC9K-gp135;
(3)毕赤酵母 GS115阳性重组子的筛选
通过电激转化将线性化的重组表达质粒pPIC9K-gp135导入毕赤酵母GS115中;
(4) gp135/GS115工程菌的诱导表达,获得gp135蛋白。
有益效果:用该方法制备的CAEV血清学诊断标记蛋白gp135反应原性好、便于工业化生产,为开发CAEV高通量血清学诊断方法提供抗原。
附图说明
附图1为CAEV GP135基因序列的同源性和遗传偏离分析;附图2为优化后的GP135基因序列(5’-3’)及蛋白质氨基酸序列(C-N);附图3为pPIC9K-GP135重组质粒的双酶切鉴定结果,其中1:pPIC9K-gp135 NotⅠ和EcoRⅠ双酶切结果;2:pPIC9K NotⅠ和EcoRⅠ双酶切结果;3:空白对照;4:marker D(生工);附图4为线性化pPIC9K-GP135转化GS115结果;附图5为GP135/GS115菌株PCR鉴定结果,其中,M:marker D(生工);2、5、9-17,20-23:PCR阳性结果,24:阴性对照;其它为阴性结果;附图6;附图7为GP135蛋白表达与定量;其中,1-2:GP135/GS115工程菌诱导培养上清(20倍浓缩);M蛋白分子量marker(低)(TAKARA);附图8为WB方法诊断CAEV感染羊结果;其中,M:预染蛋白Marker;1:阴性血清样本;2、3:CAEV感染山羊阳性血清样本;附图9为AGID方法诊断CAEV感染羊结果;其中,左、右两幅图中:左-1、右-3为CAEV感染山羊阳性血清样本;左-3和左-4、右-1和右-2为CAEV阴性血清样本;左-2、右-4为空白对照。
具体实施方式
实施例1、CAEV gp135基因的优化与合成
(1)CAEV gp135基因的同源性分析
对GeneBank中公开的属于我国分离的三株山羊关节炎-脑炎病毒(CAEV)(GeneBank:KT749879.1, KT749880.1,KT749881.1)编码gp135蛋白的基因进行同源性分析。经序列比对分析表明,三株CAEV编码的gp135基因序列差异较小,同源性在99.2%以上,与国际上公开的基因序列的同源性大于78%,见图1。
(2)CAEV gp135基因的密码子优化
根据毕赤酵母GS115表达蛋白中密码子的偏好、诱导表达蛋白的稳定性、糖基化、形成分泌表达等方面对gp135蛋白的编码基因进行优化,委托上海生物工程技术有限公司合成部进行全基因合成,最终获得了pUC57-gp135质粒,优化后的编码gp135蛋白基因的序列(5’-3’)及表达蛋白的氨基酸序列(C-N),见图2。
2. 重组载体的构建
将pUC57-gp135质粒经NotⅠ和EcoRⅠ双酶切后与pPIC9K连接,构建了重组表达质粒pPIC9K-gp135,经双酶切验证,出现预期条带,见图3。
3. GS115阳性重组子的筛选
通过DTT-LiAc法制备毕赤酵母GS115电转化感受态、大量提取试剂盒提取毫克级质粒,通过Sac I酶切线性化后进行胶回收。通过电激转化(Biorad真菌转化默认参数)成功将线性化的重组质粒导入毕赤酵母GS115中,涂布MD平板,出现预期单一菌落,见图4。
毕赤酵母阳性重组子的筛选通过G418多拷贝重组子的筛选,选择分别耐受1mg/mL、2mg/mL、3mg/mL G418的单菌落进行PCR鉴定,出现预期的目的条带,表明目的基因实现了与酵母的同源重组,见图5。
4. gp135/GS115重组蛋白反应原性鉴定
gp135/GS115工程菌进行甲醇诱导表达(1%甲醇),使用Western Blotting进行反应原性鉴定分析,一抗为自然感染CAEV山羊产生的阳性血清,二抗为HRP标记的兔抗山羊IgG,结果显示gp135重组表达蛋白与CAEV利用宿主蛋白合成系统合成的蛋白有一致的反应原性,见图6。
5. gp135/GS115工程菌的诱导表达
使用TAKARA的蛋白定量Marker进行SDS-PAGE分析,利用BandScan5.0软件对目的条带的灰度值进行计算,结果Gp135蛋白的表达量为69.3mg/L,包括两条带:未进行糖基化的64KDa条带为22.5mg/L,经糖基化修饰的80KD条带为46.9mg/L,见图7。
实际应用举例
具体实例1. 使用免疫印迹方法诊断CAEV感染羊
山羊关节炎-脑炎病毒(CAEV)感染山羊后,刺激产生抗体,将gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化的gp135 重组蛋白作为抗原,使用免疫印迹方法(Western Blotting)检测被检山羊血清抗体,可以用于CAE的血清学诊断。
1. 材料方法
1.1 材料
血清:CAEV感染山羊血清样本3份,其中阳性样本2份,阴性1份;
抗原:gp135/GS115 工程菌诱导表达的gp135蛋白;
二抗:HRP标记的兔抗山羊IgG(天根生物技术有限公司)。
1.2 试验方法
根据科学出版社的第三版《分子克隆-实验指南》中“附录8 分子克隆中的常用技术-免疫印迹”(p 1723-1726)进行:
(1)gp135重组蛋白进行SDS-PAGE电泳,上样量10μL(gp135蛋白100ng),电压150 V,电泳40 min;
(2)将聚丙烯酰胺凝胶转移至滤膜上;
(3)封闭,被检血清(50倍稀释)孵育60 min,清洗;
(4)二抗孵育(1000倍稀释),清洗;
(5)显色
2. 结果
一抗为自然感染CAEV山羊产生的阳性血清,二抗为HRP标记的兔抗山羊IgG,结果显示gp135重组表达蛋白与CAEV利用宿主蛋白合成系统合成的蛋白有一致的反应原性,见图8WB方法诊断CAEV感染羊结果;M:预染蛋白Marker;1:阴性血清样本;2、3:CAEV感染山羊阳性血清样本 。
实例2. 琼脂糖凝胶扩散方法诊断CAEV感染羊
山羊关节炎-脑炎病毒(CAEV)感染山羊后,刺激产生抗体,将gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化的gp135 重组蛋白作为抗原,使用琼脂糖凝胶扩散方法(AGID)检测被检山羊血清抗体,可以用于CAE的血清学诊断。
1.1 材料
血清:CAEV感染山羊血清样本10份,其中阳性样本3份,阴性6份;
抗原:gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化的80 KD的gp135 蛋白;
1.2 试验方法
参考《SNT 1171.2-2003 山羊关节炎-脑炎抗体检测方法-琼脂免疫扩散试验》进行,gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化重组gp135 蛋白2μg/孔。
2. 结果
AGID结果显示:gp135重组表达蛋白与CAEV感染山羊阳性血清产生免疫沉淀线,与阴性血清无反应线,见图9AGID方法诊断CAEV感染羊结果;左、右两幅图中:左-1、右-3为CAEV感染山羊阳性血清样本;左-3和左-4、右-1和右-2为CAEV阴性血清样本;左-2、右-4为空白对照。
实例3. 间接ELISA方法诊断CAEV感染羊
山羊关节炎-脑炎病毒(CAEV)感染山羊后,刺激产生抗体,将gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化的80 KD的gp135 重组蛋白作为抗原,使用间接ELISA方法检测被检山羊血清抗体,可以用于CAE的血清学诊断。
1.1 材料
血清:IDEXX CAEV/MVV总抗体筛查试剂盒(产品编号: CVT1135T)筛查,山羊阳性血清样本30份,阴性60份;
抗原:gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化的组80KD 的gp135 重组蛋白;
1.2 试验方法
建立了以gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化gp135 重组蛋白为抗原的CAEV血清学检测间接ELISA方法,阴性对照和阳性对照使用IDEXX CAEV/MVV总抗体筛查试剂盒配备的标准物。
1)gp135/GS115 工程菌诱导表达、纯化的重组gp135 蛋白(60 ng/mL),100 μL/孔,4 ℃过夜;
2)5%脱脂乳(PBS-T)封闭液孵育30 min,200 μL/孔,清洗;
3)100 μL/孔加入被测血清(500倍稀释),孵育1 h,清板;
4)100 μL/孔加入3000倍稀释的HRP标记兔抗山羊二抗孵育1 h,清洗;
5)100 μL/孔加入OPD,显色10 min;
6)50 μL/孔加入H2SO4终止液终止反应;
7)待检血清孔OD值与阴性对照比值≥2.1者判为阳性。
2. 结果
经IDEXX CAEV/MVV总抗体筛查试剂盒(产品编号: CVT1135T)筛查后,经建立的IELISA方法检测,30份山羊阳性血清样本中27份为阳性,3份为阴性;60份阴性样本全部为阴性。与IDEXX MVV/CAEV gp135抗体筛查试剂盒相比:符合率为96.7%,特异性为100%,敏感性为90.0%。
SEQUENCE LISTING
<110> 新疆畜牧科学院
<120> 一种山羊关节炎-脑炎病毒血清抗体诊断标记蛋白gp135及其制备方法
<160> 2
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 1674
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
gaattcatgt gtgttagagc agaagactat attaccttga tttcagatcc ttatggattc 60
tctcctatta agaacgtttc cggagtccca gtaacttgcg tcactaaaga atttgctcgt 120
tggggatgtc aacccctagg tgcttaccca gacccagaga tcgaatatcg taacgtctct 180
caagagattg ttaaagaggt ttatcaggaa aattggccct ggaataccta ccattggccc 240
ctgtggcaga tggaaaatgt tcgttactgg ttaaaagaaa atattgctga gaacaaaaag 300
cgtaagaata gtactaagga aggtattgag gagttactgg ccggaacaat cagaggtagg 360
ttttgtgttc catacccatt tgctttactt aaatgtacaa agtggtgttg gtaccctgca 420
gaaattgacc aggaaaccgg aagagctagg aagataaaga taaactgtac ggaggccaga 480
gccgtgtctt gtactgaaga aatgcctcta gcttctattc atagagctta ttgggacgag 540
aaggacaggg aatcaatggc cttcatgaac attagagctt gtgactccaa cctgagatgc 600
cagaaaaggc ctggtgggtg tgttgaaggt tatcctatcc ctgtaggtgc caacattatt 660
ccagagaaca tgaagtactt gcgtggtcaa aagtctcaat atggaggtat aaaagataaa 720
aatggcgagt tgaagcttcc actaactatg agagtttggg tcaagttggc taacgtttcc 780
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gatggatgta actgttcaag atctggtaat tacttgtata acagtactac cgggggtttg 1200
cttgtcatca tttgccgaaa taattctact ataacaggca ttatgggaac taatactaat 1260
tggaccacaa tgtggagaat ctatagaaat tgtagtggtt gcgagaacgc caccttggat 1320
aggaaggaaa caggcacttt aggaggcgtg gcaaataaaa attgttcatt gcctcataag 1380
aacgagagta acaaatggac atgcgcacca aggcaacgtg gaggaaaaac agattccttg 1440
tacattgctg gaggcaagag attttggaca agagaaaaag cacaatactc atgtgaaaac 1500
aatatcggag aattggatgg tatgctacac cagcaaatct tgcttcagaa gtaccaggtg 1560
attaaagttc gtgcctatac ttatggggtt atcgaaatgc cagagaatta tgcaaagacc 1620
cgtatcatca acagaaggaa aagagaattg tcccatacca gaaagaaacg ataa 1674
<210> 1
<211> 557
<212> PRT
<213> 人工序列
<400> 1
Glu Phe Met Cys Val Arg Ala Glu Asp Tyr Ile Thr Leu Ile Ser Asp
1 5 10 15
Pro Tyr Gly Phe Ser Pro Ile Lys Asn Val Ser Gly Val Pro Val Thr
20 25 30
Cys Val Thr Lys Glu Phe Ala Arg Trp Gly Cys Gln Pro Leu Gly Ala
35 40 45
Tyr Pro Asp Pro Glu Ile Glu Tyr Arg Asn Val Ser Gln Glu Ile Val
50 55 60
Lys Glu Val Tyr Gln Glu Asn Trp Pro Trp Asn Thr Tyr His Trp Pro
65 70 75 80
Leu Trp Gln Met Glu Asn Val Arg Tyr Trp Leu Lys Glu Asn Ile Ala
85 90 95
Glu Asn Lys Lys Arg Lys Asn Ser Thr Lys Glu Gly Ile Glu Glu Leu
100 105 110
Leu Ala Gly Thr Ile Arg Gly Arg Phe Cys Val Pro Tyr Pro Phe Ala
115 120 125
Leu Leu Lys Cys Thr Lys Trp Cys Trp Tyr Pro Ala Glu Ile Asp Gln
130 135 140
Glu Thr Gly Arg Ala Arg Lys Ile Lys Ile Asn Cys Thr Glu Ala Arg
145 150 155 160
Ala Val Ser Cys Thr Glu Glu Met Pro Leu Ala Ser Ile His Arg Ala
165 170 175
Tyr Trp Asp Glu Lys Asp Arg Glu Ser Met Ala Phe Met Asn Ile Arg
180 185 190
Ala Cys Asp Ser Asn Leu Arg Cys Gln Lys Arg Pro Gly Gly Cys Val
195 200 205
Glu Gly Tyr Pro Ile Pro Val Gly Ala Asn Ile Ile Pro Glu Asn Met
210 215 220
Lys Tyr Leu Arg Gly Gln Lys Ser Gln Tyr Gly Gly Ile Lys Asp Lys
225 230 235 240
Asn Gly Glu Leu Lys Leu Pro Leu Thr Met Arg Val Trp Val Lys Leu
245 250 255
Ala Asn Val Ser Thr Trp Val Asn Gly Thr Pro Pro Tyr Trp Gln Asn
260 265 270
Arg Ile Asn Gly Ser Lys Gly Ile Asn Gly Thr Leu Trp Gly Gln Leu
275 280 285
Ser Gly Met His His Leu Gly Phe Asn Leu Ser Gln Asn Gly Lys Trp
290 295 300
Cys Asn Tyr Thr Gly Lys Ile Lys Ile Gly Gln Glu Thr Phe Ser Tyr
305 310 315 320
His Tyr Lys Pro Asn Trp Lys Cys Thr Gly Asn Trp Thr Gln Tyr Pro
325 330 335
Val Trp Gln Val Met Arg Asp Leu Asp Met Val Glu His Met Thr Gly
340 345 350
Glu Cys Val Gln Arg Pro Gln Arg His Asn Ile Thr Val Asp Arg Asn
355 360 365
Gln Thr Ile Thr Gly Asn Cys Ser Val Thr Asn Trp Asp Gly Cys Asn
370 375 380
Cys Ser Arg Ser Gly Asn Tyr Leu Tyr Asn Ser Thr Thr Gly Gly Leu
385 390 395 400
Leu Val Ile Ile Cys Arg Asn Asn Ser Thr Ile Thr Gly Ile Met Gly
405 410 415
Thr Asn Thr Asn Trp Thr Thr Met Trp Arg Ile Tyr Arg Asn Cys Ser
420 425 430
Gly Cys Glu Asn Ala Thr Leu Asp Arg Lys Glu Thr Gly Thr Leu Gly
435 440 445
Gly Val Ala Asn Lys Asn Cys Ser Leu Pro His Lys Asn Glu Ser Asn
450 455 460
Lys Trp Thr Cys Ala Pro Arg Gln Arg Gly Gly Lys Thr Asp Ser Leu
465 470 475 480
Tyr Ile Ala Gly Gly Lys Arg Phe Trp Thr Arg Glu Lys Ala Gln Tyr
485 490 495
Ser Cys Glu Asn Asn Ile Gly Glu Leu Asp Gly Met Leu His Gln Gln
500 505 510
Ile Leu Leu Gln Lys Tyr Gln Val Ile Lys Val Arg Ala Tyr Thr Tyr
515 520 525
Gly Val Ile Glu Met Pro Glu Asn Tyr Ala Lys Thr Arg Ile Ile Asn
530 535 540
Arg Arg Lys Arg Glu Leu Ser His Thr Arg Lys Lys Arg
545 550 555