一种人工密码子优化的伪狂犬病毒类gE蛋白及其用途

文档序号:1703289 发布日期:2019-12-13 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 一种人工密码子优化的伪狂犬病毒类gE蛋白及其用途 (Artificial codon optimized pseudorabies virus gE protein and application thereof ) 是由 付永锋 周晶雨 程训佳 于 2018-06-06 设计创作,主要内容包括:本发明属于生物技术领域,具体涉及一种人工密码子优化的伪狂犬病毒类gE蛋白及其编码基因及其用途,本发明通过人工密码子优化与合成可被伪狂犬病毒gE抗体识别的类gE蛋白基因,利用人工合成核苷酸序列构建表达载体,并经过western blotting、ELISA、测序分析伪狂犬病毒类gE蛋白与伪狂犬病毒gE抗体的特异性识别能力。本发明获得的伪狂犬病毒类gE蛋白能用于制备猪感染伪狂犬病毒野生株的鉴别诊断试剂盒。(The invention belongs to the field of biotechnology, and particularly relates to a pseudorabies virus gE protein with optimized artificial codons, an encoding gene thereof and application thereof. The pseudorabies virus gE protein obtained by the invention can be used for preparing a differential diagnosis kit for a wild strain of the porcine pseudorabies virus.)

一种人工密码子优化的伪狂犬病毒类gE蛋白及其用途

技术领域

本发明属于生物技术领域,涉及伪狂犬病毒类gE蛋白,具体涉及一种人工密码子优化的伪狂犬病毒类gE蛋白及其编码基因及其用途。获得的伪狂犬病毒类gE蛋白可用于制备猪感染伪狂犬病毒野生株的鉴别诊断试剂盒。

背景技术

伪狂犬病(Pseudorabies,PR)是世界动物卫生组织(OIE)通报的传染病,也是“国家中长期动物疫病防治规划(2012-2020)”中被列为优先防治的猪病之一,该疾患是由伪狂犬病病毒(Pseudo rabievims,PRV)引起的多种家畜和野生动物如猪、牛、羊、犬、家兔小鼠、水貂、狐等发病的一种急性传染病。实践中猪感染PRV后临床表现多样,新生仔猪呈现神经系统紊乱和死亡,成年猪表现呼吸困难、母猪繁殖障碍为特征,给养猪业造成严重的经济损失。近年来随着PRV缺失疫苗的广泛应用,该疾患的防控取得了显著效果,但随着猪场混合感染的发生,导致伪狂犬病的发病逐年上升。因此,建立快速有效的诊断检测方法对控制和根除伪狂犬病具有重要意义。

研究公开了伪狂犬gE蛋白是一种囊膜糖蛋白,其功能是促进细胞融合,介导PRV在神经细胞内的传导,一旦缺失gE基因,PRV不能有效的在神经细胞之间运输,严重影响PRV对神经系统的侵害;但是,缺失gE基因并不影响PRV侵入宿主细胞,也不影响PRV在宿主细胞内的复制,因此,gE基因的缺失是PRV疫苗的必须缺失基因,在鉴别诊断中具有重要的意义。

由于猪伪狂犬病gE基因缺失疫苗的使用,可通过检测猪血清中gE抗体的存在,鉴别诊断是否猪感染PRV野毒株。目前,已有研究利用大肠杆菌或酵母等表达系统的表达产物制备猪伪狂犬病毒gE蛋白并建立了相应的血清中gE抗体的ELISA鉴别诊断方法,但由于gE基因中有大量GC核苷酸碱基的存在,其所占比例高达74%,所以大肠杆菌或酵母表达系统中难以表达或产量低,因而,目前PRV的gE制备,多采用将gE基因进行截断而制备gE蛋白的多肽片段,从而提高gE在大肠杆菌或酵母表达系统中表达产量。因此,能够制备被抗完整伪狂犬病毒gE蛋白抗体所识别的抗原,将有利于提高血清抗体的检测率及特异性,更适用于鉴别诊断。

基于现有技术的现状,本申请的发明人拟提供一种人工密码子优化的伪狂犬病毒类gE蛋白及其编码基因及其用途,获得的伪狂犬病毒类gE蛋白可用于制备猪感染伪狂犬病毒野生株的鉴别诊断试剂盒。

发明内容

本发明的目的在于基于现有技术的现状,提供一种人工密码子优化的可被抗伪狂犬病毒gE抗体所识别的类gE蛋白及其编码基因,及其用途。

本发明通过人工密码子优化与合成可被伪狂犬病毒gE抗体识别的类gE蛋白基因,利用人工合成核苷酸序列构建表达载体,经过western blotting、ELISA、测序分析伪狂犬病毒类gE蛋白与伪狂犬病毒gE抗体的特异性识别能力,获得伪狂犬病毒类gE蛋白;本发明获得的伪狂犬病毒类gE蛋白能用于制备猪感染伪狂犬病毒野生株的鉴别诊断试剂盒。

具体的,

本发明提供了一种人工密码子优化的可被抗伪狂犬病毒gE抗体所识别的类gE蛋白及其编码基因,然而产生本发明的基因序列的方法不受特别的限制。

编码所述的可被抗伪狂犬病毒gE抗体所识别的类gE蛋白编码核苷酸序列为SEQ1,其氨基酸序列为SEQ2。

含有编码本发明的可被抗伪狂犬病毒gE抗体所识别的类gE蛋白及其编码基因的质粒载体构成了本发明的一个部分。

本发明提供了一种质粒载体,含有编码所述的可被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白的DNA,它能***编码本发明的被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白的编码基因。本发明的质粒不受特别限制,优选pET19b。

表达本发明的含有被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白的宿主细胞构成了本发明的一个部分。

本发明提供了一种大肠杆菌JM109感受态细胞为宿主细胞,它能表达本发明的被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白。本发明的宿主细胞不受特别的限制。

在本发明的实施例中,筛选能表达被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白的质粒载体的方法不受特别的限制,可通过例如免疫印迹、ELISA等进行选择。

本发明的实施例中,纯化被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白的方法不受特别的限制,但首选是通过表达蛋白上携带的6×His Tag经Ni-NTA柱纯化。

本发明所制备被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白鉴定的方法不受特别限制,如聚丙烯酰胺凝胶电泳、Western blotting等。

本发明的另一个目的在于提供含有如前所述被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白活性成分的血清学检测方法。

本发明的进一步目的在于提供所述的被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白用于制备检测伪狂犬病的血清学检测试剂盒中的用途。

本发明的被抗伪狂犬gE抗体所识别的类gE蛋白能够在大肠杆菌表达系统中高效表达,并可被伪狂犬病野毒株感染的猪的血清所特异性识别,而不被疫苗免疫的猪的血清识别,对伪狂病鉴别诊断具有实践应用价值。

附图说明

图1,伪狂犬病毒gE蛋白基因GC分析图。

图2,伪狂犬病毒gE蛋白密码子分析图。

图3,伪狂犬病毒类gE蛋白GC分析图。

图4,伪狂犬病毒类gE蛋白密码子分析图。

图5,重组伪狂犬病毒类gE蛋白western blot检测,

其中,M为低分子量蛋白marker;1为重组重组伪狂犬病毒类gE蛋白经CBB染色;2重组重组伪狂犬病毒类gE蛋白与mouse anti-his IgG抗体反应结果。

表1伪狂犬病毒类gE蛋白与猪血清中gE抗体ELSIA检测值。

具体实施方式

实施例1伪狂犬病毒gE基因分析及编码的优化与改造

对伪狂犬病毒gE基因进行GC含量及分布进行分析,评估gE基因中密码子在原核表达系统中的翻译效率,结果显示gE基因中GC在整个序列中平均分布在70%(如图1所示),其中仅有40%的密码子可在原核表达表达系统高效翻译,38%的密码子翻译效率仅在50-60%(如图2所示),说明伪狂犬病毒的完整gE蛋白不适合在原核表达系统中表达。根据原核表达系统对密码子的选择性,将gE基因上不适合的翻译的密码子进行逐一优化,经过优化后,GC在整个序列中平均含量降低到50%(如图3所示),95%的密码子在原核表达系统中翻译效率在90%以上(如图4所示);为了提高gE蛋白结构稳定性,将N末端的10个疏水性氨基酸碱基去除,并将295位的精氨酸残基突变为脯氨酸,最后形成一个伪狂犬病毒类gE蛋白基因SEQ1,氨基酸序列为SEQ2。

实施例2构建重组伪狂病毒类gE蛋白表达质粒pET19b-like-gE

将人工合成的伪狂犬病毒类gE蛋白基因通过NdeI和BamHI酶切PCR扩增产物***pET19b载体中,转入大肠杆菌JM109,将菌液涂布于LB琼脂板(含氨苄青100μg/ml,氯霉素34μg/ml),37℃过夜培养后,挑取克隆,抽提重组质粒进行双酶切鉴定,结果显示,成功构建了伪狂犬病毒类gE蛋白的重组质粒pET19b-like-gE,经测序鉴定(由上海英俊生物有限公司对该重组质粒进行测序鉴定),并采用Vector NTI 10软件,推定氨基酸序列,其结果于原始设计的伪狂犬病毒类gE基因一致。

实施例3表达及纯化重组伪狂犬病毒类gE蛋白

重组质粒pET19b-like-gE转化大肠杆菌BL21 Star(DE3)pLysS后,涂布于LB琼脂板(含氨苄青100μg/ml,氯霉素34μg/ml),37℃温箱中培养过夜,挑选单一菌落入800ml LB培养液(含氨苄青50μg/ml,氯霉素34μg/ml)中,37℃220rmp振摇,培养至OD600约为0.5时,加入1mM的IPTG,37℃诱导3小时,4℃8000rpm离心10分钟,弃上清,收集细菌沉淀。细菌裂解后,上清通过选用His结合树脂(Novagen,Madison,Wis.)进行提纯,通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)检测其纯度。经12.5%的SDS-PAGE检测,IPTG诱导的菌液在分子量大约50kD处出现目的蛋白表达条带(如图5所示)。

实施例4重组伪狂犬病毒类gE蛋白Western blotting检测

取6μg重组伪狂犬病毒类gE蛋白,加等体积样品缓冲液、1/10体积β-巯基乙醇,混匀后95℃变性5分钟,14000rpm离心10分钟,上清用于SDS-PAGE上样。电泳结束后,将蛋白电转到PVDF膜上,电转结束后,PBST洗膜30分钟后,加含5%脱脂奶的PBS,湿盒内室温封闭1小时;吸弃封闭液,加对mouse anti-his抗体(1:250稀释),4℃孵育过夜;PBST洗膜,30分钟;加HRP-Goat Anti-mouse IgG抗体(1:250稀释),室温孵育1小时;PBST洗膜,30分钟,以Konica Immunostaining HRP-100显色,20min后终止反应,Western blot结果显示重组伪狂犬病毒类gE蛋白可与anti-his蛋白结合,50kD处的蛋白条带为带有his标签的伪狂犬病毒类gE蛋白(如图5所示)。

实施例5重组蛋白敏感性与特异性检测

96孔酶标板每孔加入含0.5μg重组的伪狂犬病类gE蛋白的Coating Buffer 100μl,4℃湿盒中过夜,PBS(含0.05%Tween20)洗板后每孔加入含3%脱脂奶的PBS 400μl,湿盒中室温封闭1h,每孔中分别加入100μl伪狂犬疫苗免疫猪或伪狂犬病毒野毒株感染猪的血清(1:200稀释),湿盒中室温孵育1h,PBS(含0.05%Tween20)洗板后每孔中加入100μl辣根过氧化物酶标记的山羊抗猪IgG(1:1000稀释)100μl,湿盒中室温孵育1h,PBS(含0.05%Tween20)洗板后加入显色液200μl/孔,室温下避光反应30min,最后每孔加入2M H2SO4 50μl终止显色反应,酶标仪490nm测定吸光度;

ELISA检测结果显示,重组的伪狂犬病类gE蛋白与11份gE+gB+、11份gE-gB+,2份gE-gB-的猪血清中抗体的反应性,结果如表1所示;重组的伪狂犬病类gE蛋白与11份伪狂犬野毒株感染的gE+gB+血清反应均为阳性,敏感性为100%;14份伪狂犬病毒疫苗免疫的猪血清阴性对照(包括gE-gB+,2份gE-gB-的猪血清)中只有1例gE-gB+血清与伪狂犬病类gE蛋白反应阳性,特异性为92.9%(如表1所示)。

表1

SEQUENCE LISTING

<110> 复旦大学

<120> 一种人工密码子优化的伪狂犬病毒类gE蛋白及其用途

<130>

<160> 2

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 1689

<212> DNA

<213> pseudorables virus

<220>

<221> CDS

<222> (1)..(1686)

<400> 1

atg acc gaa gca ccg agc ctg agc gca gaa acc aca ccg ggt cct gtt 48

Met Thr Glu Ala Pro Ser Leu Ser Ala Glu Thr Thr Pro Gly Pro Val

1 5 10 15

acc gaa gtt ccg agt ccg agt gcc gaa gtt tgg gat gat ctg agc acc 96

Thr Glu Val Pro Ser Pro Ser Ala Glu Val Trp Asp Asp Leu Ser Thr

20 25 30

gaa gca gat gat gat gac ctg aat ggt gat ctg gat ggt gat gat cgt 144

Glu Ala Asp Asp Asp Asp Leu Asn Gly Asp Leu Asp Gly Asp Asp Arg

35 40 45

cgt gca ggt ttt ggt agc gca ctg gca agc ctg cgt gaa gca ccg cct 192

Arg Ala Gly Phe Gly Ser Ala Leu Ala Ser Leu Arg Glu Ala Pro Pro

50 55 60

gca cat ctg gtt aat gtt agc gaa ggt gca aac ttt acc ctg gat gca 240

Ala His Leu Val Asn Val Ser Glu Gly Ala Asn Phe Thr Leu Asp Ala

65 70 75 80

cgt ggt gat ggt gca gtt ctg gca ggt att tgg acc ttt ctg ccg gtt 288

Arg Gly Asp Gly Ala Val Leu Ala Gly Ile Trp Thr Phe Leu Pro Val

85 90 95

cgt ggt tgt gat gca gtt agc gtt acc acc gtt tgt ttt gaa acc gca 336

Arg Gly Cys Asp Ala Val Ser Val Thr Thr Val Cys Phe Glu Thr Ala

100 105 110

tgt cat ccg gat ctg gtt ctg ggt cgt gca tgt gtt ccg gaa gca ccg 384

Cys His Pro Asp Leu Val Leu Gly Arg Ala Cys Val Pro Glu Ala Pro

115 120 125

gaa atg ggt att ggt gat tat ctg cct ccg gaa gtt ccg cgt ctg cgt 432

Glu Met Gly Ile Gly Asp Tyr Leu Pro Pro Glu Val Pro Arg Leu Arg

130 135 140

cgt gaa ccg cct att gtt aca ccg gaa cgt tgg agt ccg cat ctg agc 480

Arg Glu Pro Pro Ile Val Thr Pro Glu Arg Trp Ser Pro His Leu Ser

145 150 155 160

gtt ctg cgt gca acc ccg aat gat acc ggt ctg tat acc ctg cat gat 528

Val Leu Arg Ala Thr Pro Asn Asp Thr Gly Leu Tyr Thr Leu His Asp

165 170 175

gca agc ggt ccg cgt gca gtt ttt ttt gtt gca gtt ggt gat cgt cct 576

Ala Ser Gly Pro Arg Ala Val Phe Phe Val Ala Val Gly Asp Arg Pro

180 185 190

ccg gca ccg gca gat ccg gtt ggt ccg gca cgt cat gaa ccg cgt ttt 624

Pro Ala Pro Ala Asp Pro Val Gly Pro Ala Arg His Glu Pro Arg Phe

195 200 205

cat gca ctg ggt ttt cat agc cag ctg ttt agt ccg ggt gat acc ttt 672

His Ala Leu Gly Phe His Ser Gln Leu Phe Ser Pro Gly Asp Thr Phe

210 215 220

gat ctg atg cct cgt gtt gtt agc gat atg ggt gat agc cgt gaa aac 720

Asp Leu Met Pro Arg Val Val Ser Asp Met Gly Asp Ser Arg Glu Asn

225 230 235 240

ttt aca gca acc ctg gat tgg tat tac gca cgt gca ccg cct cgt tgt 768

Phe Thr Ala Thr Leu Asp Trp Tyr Tyr Ala Arg Ala Pro Pro Arg Cys

245 250 255

ctg ctg tat tat gtt tat gaa ccg tgc att tat cat cct cgt gca ccg 816

Leu Leu Tyr Tyr Val Tyr Glu Pro Cys Ile Tyr His Pro Arg Ala Pro

260 265 270

gaa tgt ctg cgt ccg gtt gat cct gca tgt agc ttt acc tca ccg gca 864

Glu Cys Leu Arg Pro Val Asp Pro Ala Cys Ser Phe Thr Ser Pro Ala

275 280 285

cgt gcg cgt ctg gtt gca ccg cgt gcc tat gca agc tgt agt ccg ctg 912

Arg Ala Arg Leu Val Ala Pro Arg Ala Tyr Ala Ser Cys Ser Pro Leu

290 295 300

ctg ggt gat cgt tgg ctg acc gcc tgt ccg ttt gat gca ttt ggt gaa 960

Leu Gly Asp Arg Trp Leu Thr Ala Cys Pro Phe Asp Ala Phe Gly Glu

305 310 315 320

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Glu Val His Thr Asn Ala Thr Ala Asp Glu Ser Gly Leu Tyr Val Leu

325 330 335

gtt atg acc cat aat ggt cat gtt gca acc tgg gat tat acc ctg gtt 1056

Val Met Thr His Asn Gly His Val Ala Thr Trp Asp Tyr Thr Leu Val

340 345 350

gcc acc gca gca gaa tat gtt acc gtt att aaa gaa ctg acc gct ccg 1104

Ala Thr Ala Ala Glu Tyr Val Thr Val Ile Lys Glu Leu Thr Ala Pro

355 360 365

gca cgc gca ccg ggt aca cct tgg ggt cct ggt ggc ggt gat gat gca 1152

Ala Arg Ala Pro Gly Thr Pro Trp Gly Pro Gly Gly Gly Asp Asp Ala

370 375 380

att tat gtt gat ggt gtt aca aca ccg gca ccg cca gca cgt ccg tgg 1200

Ile Tyr Val Asp Gly Val Thr Thr Pro Ala Pro Pro Ala Arg Pro Trp

385 390 395 400

aat ccg tat ggt cgt acc act ccg ggt cgt ctg ttt gtg ctg gca ctg 1248

Asn Pro Tyr Gly Arg Thr Thr Pro Gly Arg Leu Phe Val Leu Ala Leu

405 410 415

ggt agc ttt gtt atg acc tgt gtt gtt ggt ggt gcc gtt tgg ctg tgt 1296

Gly Ser Phe Val Met Thr Cys Val Val Gly Gly Ala Val Trp Leu Cys

420 425 430

gtt ctg tgt agc cgt cgt cgt gcc gca agc cgt ccg ttt cgt gtt ccg 1344

Val Leu Cys Ser Arg Arg Arg Ala Ala Ser Arg Pro Phe Arg Val Pro

435 440 445

acg cgt gca cgt acc cac atg ctg agt ccg gtt tat acc agc ctg ccg 1392

Thr Arg Ala Arg Thr His Met Leu Ser Pro Val Tyr Thr Ser Leu Pro

450 455 460

aca cat gaa gat tat tat gat ggt gac gat gat gac gac gaa gaa gca 1440

Thr His Glu Asp Tyr Tyr Asp Gly Asp Asp Asp Asp Asp Glu Glu Ala

465 470 475 480

ggc gtt att cgt cgt cgt ccg gca tca cct ggt ggt gat agc ggt tat 1488

Gly Val Ile Arg Arg Arg Pro Ala Ser Pro Gly Gly Asp Ser Gly Tyr

485 490 495

gaa ggt ccg tat gca agt ctg gac ccg gaa gat gaa ttt agc agt gat 1536

Glu Gly Pro Tyr Ala Ser Leu Asp Pro Glu Asp Glu Phe Ser Ser Asp

500 505 510

gaa gat gat ggc ctg tat gtg cgt ccg gaa gaa gct ccg cgt agc ggt 1584

Glu Asp Asp Gly Leu Tyr Val Arg Pro Glu Glu Ala Pro Arg Ser Gly

515 520 525

ttt gat gtt tgg ttt cgt gat ccg gaa aaa ccg gaa gtt acc aat ggt 1632

Phe Asp Val Trp Phe Arg Asp Pro Glu Lys Pro Glu Val Thr Asn Gly

530 535 540

ccg aat tat ggt gtg acc gca aat cgt ctg ctg atg agc cgt cct gca 1680

Pro Asn Tyr Gly Val Thr Ala Asn Arg Leu Leu Met Ser Arg Pro Ala

545 550 555 560

taa gga tcc 1689

Gly

<210> 2

<211> 560

<212> PRT

<213> pseudorables virus

<400> 2

Met Thr Glu Ala Pro Ser Leu Ser Ala Glu Thr Thr Pro Gly Pro Val

1 5 10 15

Thr Glu Val Pro Ser Pro Ser Ala Glu Val Trp Asp Asp Leu Ser Thr

20 25 30

Glu Ala Asp Asp Asp Asp Leu Asn Gly Asp Leu Asp Gly Asp Asp Arg

35 40 45

Arg Ala Gly Phe Gly Ser Ala Leu Ala Ser Leu Arg Glu Ala Pro Pro

50 55 60

Ala His Leu Val Asn Val Ser Glu Gly Ala Asn Phe Thr Leu Asp Ala

65 70 75 80

Arg Gly Asp Gly Ala Val Leu Ala Gly Ile Trp Thr Phe Leu Pro Val

85 90 95

Arg Gly Cys Asp Ala Val Ser Val Thr Thr Val Cys Phe Glu Thr Ala

100 105 110

Cys His Pro Asp Leu Val Leu Gly Arg Ala Cys Val Pro Glu Ala Pro

115 120 125

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130 135 140

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145 150 155 160

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165 170 175

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180 185 190

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195 200 205

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210 215 220

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225 230 235 240

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245 250 255

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260 265 270

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275 280 285

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290 295 300

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305 310 315 320

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325 330 335

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340 345 350

Ala Thr Ala Ala Glu Tyr Val Thr Val Ile Lys Glu Leu Thr Ala Pro

355 360 365

Ala Arg Ala Pro Gly Thr Pro Trp Gly Pro Gly Gly Gly Asp Asp Ala

370 375 380

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385 390 395 400

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405 410 415

Gly Ser Phe Val Met Thr Cys Val Val Gly Gly Ala Val Trp Leu Cys

420 425 430

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435 440 445

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450 455 460

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465 470 475 480

Gly Val Ile Arg Arg Arg Pro Ala Ser Pro Gly Gly Asp Ser Gly Tyr

485 490 495

Glu Gly Pro Tyr Ala Ser Leu Asp Pro Glu Asp Glu Phe Ser Ser Asp

500 505 510

Glu Asp Asp Gly Leu Tyr Val Arg Pro Glu Glu Ala Pro Arg Ser Gly

515 520 525

Phe Asp Val Trp Phe Arg Asp Pro Glu Lys Pro Glu Val Thr Asn Gly

530 535 540

Pro Asn Tyr Gly Val Thr Ala Asn Arg Leu Leu Met Ser Arg Pro Ala

545 550 555 560

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