山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法及其应用

文档序号:1916805 发布日期:2021-12-03 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法及其应用 (Goat parainfluenza virus type 3 infectious cDNA cloning construction method and application thereof ) 是由 李文良 李燕华 杨蕾蕾 毛立 钱晶 孙敏 刘茂军 张纹纹 程子龙 于 2021-09-17 设计创作,主要内容包括:本发明提供山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法及其应用,属于生物技术领域。该构建方法包括:以山羊副流感病毒3型的总RNA反转录产物为模板,扩增A、B、C和D片段;将片段A和B、片段C和D分别插入pCI-neo-1载体中,得到重组载体pCI-A-B、pCI-C-D;以pCI-A-B为模板,扩增片段A-B;以pCI-C-D为模板,扩增C-D片段;将线性化pYES1L载体、A-B和C-D片段混和,导入酵母内进行同源重组,得到山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆质粒。本发明构建方法效率高,得到的感染性cDNA克隆拯救的病毒感染细胞后能够快速产生细胞病变,病毒滴度高,且保持稳定。(The invention provides a construction method and application of goat parainfluenza virus type 3 infectious cDNA clone, belonging to the field of biotechnology. The construction method comprises the following steps: amplifying A, B, C and D segments by taking a total RNA reverse transcription product of the goat parainfluenza virus type 3 as a template; respectively inserting the fragments A and B and the fragments C and D into a pCI-neo-1 vector to obtain a recombinant vector pCI-A-B, pCI-C-D; amplifying the fragment A-B by taking pCI-A-B as a template; amplifying a C-D fragment by taking pCI-C-D as a template; the linearized pYES1L vector, the A-B and the C-D fragments are mixed and introduced into yeast for homologous recombination to obtain the goat parainfluenza virus type 3 infectious cDNA clone plasmid. The construction method of the invention has high efficiency, the obtained infectious cDNA clone can quickly generate cytopathy after rescued virus infects cells, the virus titer is high, and the virus titer is kept stable.)

山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法及其应用

技术领域

本发明属于生物技术领域,具体涉及山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法及其应用。

背景技术

山羊副流感病毒3型(Caprine parainfluenza virus 3,CPIV3)是新近鉴定的一种副粘病毒科呼吸道病毒属成员,为有囊膜的单股负链RNA病毒,主要感染山羊和绵羊。CPIV3基因组大小为15624bp,与同属的病毒相似,从3’到5’端依次是3’端前导序列、核蛋白(N)基因、磷蛋白(P)基因、基质蛋白(M)基因、融合蛋白(F)基因、血凝素蛋白(HN)基因、大转录蛋白(L)基因和5’端序列。该病毒主要通过呼吸道传播,引起呼吸道疾病,在应激、混合或继发感染其他病原等情况下会导致明显的临床症状,引起严重的呼吸道疾病,导致较高的发病率和死亡率。流行病学研究表明国内羊群存在较高的病毒感染率。该病毒为新近发现的新病原,尽管已经分别围绕病毒感染与I型干扰素反应、细胞凋亡、miRNA及外泌体的相互作用开展研究,但目前对其感染和致病机制的研究尚不深入。国内外均无对该病毒有效防控方法的报道,且尚无可以预防山羊副流感病毒3型感染的疫苗。

反向遗传技术是新兴的一种定向修饰或改造病毒的重要技术,应用前景非常广阔,该技术已成功广泛应用于多种病毒的疫苗和致病机制研究。但是,现有技术中还未有人构建出山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆。

发明内容

本发明的目的在于提供山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法及其应用,构建效率高,该感染性cDNA克隆拯救的病毒rCPIV3感染MDBK细胞后能够快速产生细胞病变,病毒滴度可达到108TCID50/mL以上,且保持稳定。

本发明的目的采用如下技术方案实现:

山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法,包括以下步骤:

(1)将SEQ ID NO:1所示序列插入pCI-neo质粒,得到重组质粒pCI-neo-1;

(2)以山羊副流感病毒3型的总RNA的反转录产物为模板,用引物AF1、AF2和AR扩增A片段,用引物BF和BR扩增B片段,用引物CF和CR扩增C片段,用引物DF、DR1和DR2扩增D片段;将扩增得到的片段A和B插入pCI-neo-1载体,得到重组载体pCI-A-B;将扩增得到的片段C和D插入pCI-neo-1载体中,得到重组载体pCI-C-D;

(3)以pCI-A-B为模板,用引物AB-F和AB-R扩增片段A-B;以pCI-C-D为模板,用引物CD-F和CD-R,扩增C-D片段;以pYESlL质粒为模板,用引物Vector-F和Vector-R扩增,获得线性化的pYES1L载体;

(4)将线性化的pYES1L载体、A-B和C-D片段混和,导入酵母内进行同源重组,得到山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆质粒pYES1L-CPIV3。

在本发明中,用引物AF1、AF2和AR扩增A片段,包括两个PCR扩增反应;首先,以AF1和AR为引物进行第一次PCR扩增;然后以第一次PCR扩增产物为模板,以AF2和AR为引物,进行第二次PCR扩增,得到A片段。

在本发明中,用引物DF、DR1和DR2扩增D片段,包括两个PCR扩增反应;首先,以DF和DR1为引物进行第一次PCR扩增;然后以第一次PCR扩增产物为模板,以DF和DR2为引物,进行第二次PCR扩增,得到D片段。

本发明还提供上述方法得到的山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆质粒及其在拯救山羊副流感病毒3型中的应用。

在本发明中,所述应用包括如下步骤:分别构建表达山羊副流感病毒3型N、P、L蛋白的辅助质粒,利用转染试剂LipofectamineTM 2000将权利要求4所述感染性cDNA克隆质粒和辅助质粒共转染293T细胞,收获细胞培养物并接种MDBK细胞,收获细胞培养物,获得拯救的感染性山羊副流感病毒3型rCPIV3。

在本发明中,所述辅助质粒是将通山羊副流感病毒3型N、P和L蛋白的编码基因分别克隆至pCAGGS,得到pCAGGS-N,pCAGGS-P和pCAGGS-L三个辅助质粒。

优选的技术方案中,感染性cDNA克隆质粒、辅助质粒pCAGGS-N、pCAGGS-P和pCAGGS-L的质量比为5:5:2:1。

相较于现有技术,本发明的有益效果是:本发明以高效同源重组系统,以pYES1L为骨架载体,利用基于酵母的同源重组技术,率先构建了山羊副流感病毒3型毒株JS14-2株全基因组cDNA感染性克隆以及3个辅助质粒,建立了山羊副流感病毒3型反向遗传操作系统,利用该系统能够实现重组病毒的稳定高效拯救。本发明构建方法,效率高。拯救的病毒rCPIV3感染MDBK细胞后,于感染后24h-48h产生细胞病变,获得的rCPIV3病毒滴度可达到108TCID50/mL以上,病毒增殖速度高于野生型毒株,滴度与野生毒株一致,且保持稳定。为未来山羊副流感病毒3型新型疫苗、羊用多联疫苗研制和山羊副流感病毒3型致病机理研究奠定基础。

附图说明

图1山羊副流感病毒3型全长cDNA分段扩增策略,其中数字表示病毒基因组位置(bp)。

图2山羊副流感病毒3型全长cDNA克隆质粒构建策略。

图3山羊副流感病毒3型辅助质粒构建的鉴定,其中A图:泳道1为DNA markerDL2000,泳道2为BglII酶切后的pCAGGS-N,泳道3为BglII酶切后的pCAGGS-P,泳道4为DNAmarker 1kb plus;B图中泳道1为DNA marker DL2000,泳道2为HindIII酶切后的pCAGGS-L,泳道3为DNA marker 1kb plus。

图4重组病毒的MDBK细胞病变,其中A图:正常MDBK细胞,B图:接毒2天的细胞病变,C图:接毒3天的细胞病变。

图5重组病毒的间接免疫荧光鉴定,A图:正常细胞,B图:接毒细胞。

图6重组病毒的生长曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明,应该理解的是,这些实施例仅用于例证的目的,决不限制本发明的保护范围。

实施例1山羊副流感病毒3型JS14-2株感染性cDNA克隆质粒的构建

1.CDV-3株全基因组克隆及序列测定

取冻存的山羊副流感病毒3型JS14-2株(公开于中国专利ZL 201810926226.2中,保藏号为CCTCC NO:V201832)细胞培养悬液200μL,根据Axygen核酸提取试剂盒操作说明,提取总RNA。根据CPIV3 JS2013株参考序列,将病毒全基因组序列划分为9个目标片段,用软件Primer Premier 5.0设计了9对特异性引物(如表1)分别扩增目标片段1-9,将引物送南京擎科生物科技有限公司合成。以提取的RNA为模板,分别以各对特异性引物用一步法RT-PCR试剂盒(北京全式金生物科技有限公司)进行RT-PCR扩增。RT-PCR总体积20μL,其中2×R-Mix Buffer 10μL,上下游引物各0.5μL,E-Mix 0.4μL,RNA模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:45℃反转录30min;94℃5min;94℃30s,55-60℃30s(根据不同引物对的Tm值调整退火温度),72℃2min,35个循环;72℃10min。对目的片段1-9进行回收纯化,产物送南京擎科生物科技有限公司进行序列测定。根据测序结果,拼接得到病毒全基因组序列,比对发现该序列与已有毒株序列同源性为99.6%-99.9%,与同源性最高的AHQJ2015-1株(MF693177.1)相比有15个核苷酸突变(表2)。

表1全基因组扩增用引物

表2JS14-2与AHQJ2015-1全基因组序列差异情况

2.CPIV3全基因组cDNA重组质粒的构建

利用软件分析JS14-2株全基因组序列的单一性酶切位点,选取适当的位置作为衔接点,将全基因组分为四个片段A、B、C、D,具体见图1。首先人工合成序列1(SEQ ID NO:1)(TAGCCTCGAGAATTCACGCGTGGTACCTCTAGGTCGACGGTACCGTTTAAACGGGTTATTAATTAAATCATTCGCGGCCGCTTCC),插入pCI-neo质粒(购自Promega)的XhoI和NotI酶切位点之间,得到重组质粒pCI-neo-1,其序列中依次包含酶切位点XhoI-SalI-PmeI-PacI-NotI。

利用Primer Premier5.0设计特异性引物(如表3)分别扩增A、B、C、D四个片段,其中扩增的A片段的一端连接有锤头状核酶序列,扩增的D片段的一端连接有丁型肝炎核酶序列。

以提取的JS14-2株病毒的总RNA为模板,按照反转录试剂盒(北京全式金生物科技有限公司)说明书制备山羊副流感病毒3型JS14-2株cDNA。

扩增A片段包括两次PCR扩增。第一次PCR扩增,总体积20μL,其中2×PCR Buffer10μL,上下游引物(AF1、AR)各0.5μL,cDNA模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:94℃5min;94℃30s,58℃30s,72℃6min,35个循环;72℃10min。以第一次PCR扩增产物为模板,以AF2、AR为引物,进行第二次PCR扩增,得到一端连接有锤头状核酶序列的A片段,PCR体系的构成同第一次PCR扩增,PCR程序同第一次PCR扩增。

扩增D片段包括两次PCR扩增。第一次PCR扩增,PCR体系总体积20μL,其中2×PCRBuffer 10μL,上下游引物(DF、DR1)各0.5μL,cDNA模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:94℃5min;94℃30s,58℃30s,72℃2min,35个循环;72℃10min。以第一次PCR扩增产物为模板,以DF、DR2为引物,进行第二次PCR扩增,得到一端连接有丁型肝炎核酶序列的D片段,PCR体系的构成同第一次PCR扩增,PCR程序同第一次PCR扩增。

扩增B片段时,引物为BF和BR,PCR总体积20μL,其中2×PCR Buffer 10μL,上下游引物各0.5μL,cDNA模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:94℃5min;94℃30s,58℃30s,72℃2min,35个循环;72℃10min。

扩增C片段时,引物为CF和CR,PCR总体积20μL,其中2×PCR Buffer 10μL,上下游引物各0.5μL,cDNA模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:94℃5min;94℃30s,58℃30s,72℃6min,35个循环;72℃10min。

将一端连接有锤头状核酶序列的片段A和pCI-neo-1分别采用XhoI和SalI酶进行双酶切,然后采用T4 DNA连接酶进行连接,将片段A插入pCI-neo-1中,得到了pCI-A。将pCI-A和片段B分别采用SalI和PmeI酶进行双酶切,然后采用T4 DNA连接酶进行连接,将片段B插入pCI-A中,得到了pCI-A-B。

将片段C、pCI-neo-1分别用PmeI和PacI酶进行双酶切,然后采用T4 DNA连接酶进行连接,将片段C插入pCI-neo-1中,得到pCI-C。将pCI-C和一端连接有丁型肝炎核酶序列的片段D分别采用PacI和NotI进行双酶切,然后采用T4 DNA连接酶进行连接,将连接有丁型肝炎核酶序列的片段D插入pCI-neo-1中,获得pCI-C-D。

以pCI-A-B为模板,用引物AB-F和AB-R,扩增片段A-B(片段A和B相连形成的片段)。PCR总体积20μL,其中2×PCR Buffer 10μL,上下游引物各0.5μL,模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:94℃5min;94℃30s,58℃30s,72℃6min,35个循环;72℃10min。

以pCI-C-D为模板,用引物CD-F和CD-R,扩增C-D片段(片段C和D相连形成的片段)。PCR总体积20μL,其中2×PCR Buffer 10μL,上下游引物各0.5μL,模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:94℃5min;94℃30s,58℃30s,72℃6min,35个循环;72℃10min。

以pYESlL质粒(购自Thermo Fisher scientific)为模板,以引物Vector-F和Vector-R进行PCR扩增,获得线性化的pYES1L载体。

将线性化的pYES1L载体、片段A-B和片段C-D混和,加入到MaV203酵母感受态(购自Thermo Fisher scientific)中,利用醋酸锂转化法转化至酵母细胞,然后接种于色氨酸(Trp)缺陷型平板(购自Thermo Fisher scientific)上,在30℃培养3天后,用引物CPIV3-F和CPIV3-R进行菌落PCR鉴定,筛选出阳性克隆(克隆策略如图2所示)。由于线性化的pYES1L载体和片段A-B、片段A-B和片段C-D、线性化的pYES1L载体和片段C-D分别存在着末端同源臂,因此,在宿主细胞酵母内,通过同源重组机制组装成携带CPIV3全长cDNA的重组质粒。

将菌落PCR筛选阳性的酵母菌落的裂解液电转化DH10B感受态细胞,通过大观霉素抗性筛选阳性重组子,增殖后通过质粒中量提取试剂盒纯化携带CPIV3全长cDNA的重组质粒,命名为pYES1L-CPIV3。大量提取重组质粒pYES1L-CPIV3,测定浓度后分装,置-20℃保存。

表3病毒cDNA克隆构建扩增引物

注:表3中下划线为核酶序列,斜体为酶切位点。

实施例2辅助质粒的构建与鉴定

针对CPIV3中N、P和L基因的开放阅读框区域,利用Primer Premier5.0设计特异性引物(包含同源臂,见表4),以重组质粒pYES1L-CPIV3为模板,进行PCR扩增,获得N、P和L基因片段。回收纯化后的N、P和L基因片段,分别采用南京诺唯赞生物科技有限公司ClonExpress II One Step Cloningkit,通过同源重组的方法(参照试剂盒说明书操作)克隆至pCAGGS质粒的XhoI和BglII位点之间,然后将携带各基因的重组质粒分别转化DH5α大肠杆菌感受态细胞,经PCR酶切鉴定的阳性菌落克隆(图3),进一步测序鉴定筛选出正确的重组质粒pCAGGS-N(携带N基因的重组质粒),pCAGGS-P(携带P基因的重组质粒)和pCAGGS-L(携带L基因的重组质粒)。按照无内毒素质粒提取试剂盒的操作说明提取质粒,测定浓度后分装,于-20℃保存。

表4N、P、L基因扩增引物

注:表4引物中画横线的部分是酶切位点。

实施例3山羊副流感病毒3型JS14-2株重组病毒的拯救与生物学特性鉴定

1.重组病毒的拯救与扩增

于24孔板中按照5×104个细胞/孔接种293T细胞,待细胞生长至90%汇合度时开始转染,每孔中的质粒用量为:感染性cDNA克隆质粒(重组质粒pYES1L-CPIV3)0.5μg,辅助质粒pCAGGS-N 0.5μg,pCAGGS-P 0.2μg和pCAGGS-L 0.1μg,转染试剂(LipofectamineTM2000)1.5μL,具体转染方法按照LipofectamineTM2000说明书进行操作。

将转染后的细胞在37℃、5%CO2条件下培养4-5d,收获细胞悬液,冻融三次,2000rpm离心5min,取上清接种MDBK细胞,观察细胞病变。结果:接种后第二天,MDBK细胞即出现山羊副流感病毒3型典型的细胞病变:出现合胞体、融合、脱落(图4)。收获细胞培养物,得到第一代拯救病毒rCPIV3。将拯救病毒rCPIV3连续传代,每一代培养物均置-70℃保存。

2.重组病毒的鉴定

2.1间接免疫荧光检测

将收获的拯救病毒rCPIV3接种至MDBK细胞,培养72h。弃去培养液,使用免疫染色固定液固定细胞15min;再加入免疫染色封闭液37℃通透封闭30min;加入CPIV3特异单克隆抗体,37℃孵育1h;PBS洗涤3次;加入FITC标记羊抗小鼠IgG荧光二抗,37℃孵育1h,PBS洗涤3次。在荧光显微镜下观察可见感染病毒的细胞呈现特异的绿色荧光,而未接毒的对照细胞无荧光(图5)。说明重组病毒拯救成功,具有感染性。

2.2RT-PCR鉴定

分别提取重组病毒(拯救病毒rCPIV3)和亲本病毒(山羊副流感病毒3型JS14-2株)RNA,用一步法RT-PCR试剂盒(北京全式金生物科技有限公司),使用引物CF和CR进行RT-PCR扩增,RT-PCR总体积20μL,其中2×R-Mix Buffer 10μL,上下游引物各0.5μL,E-Mix 0.4μL,RNA模板2μL,无Rnase水补足至20μL。扩增程序:45℃反转录30min;94℃5min;94℃30s,58℃30s,72℃2min,35个循环;72℃10min。

1%琼脂糖凝胶电泳后回收片段,送南京擎科生物科技有限公司测序,比较序列是否与设计的一致。结果:扩增的序列与病毒cDNA质粒序列一致。

3.生物学特性鉴定

3.1TCID50测定

用细胞维持液(含2%胎牛血清的DMEM培养基)将第三代重组病毒(拯救病毒rCPIV3)作10倍梯度稀释。然后将各稀释度的病毒液分别接种于长满单层MDBK细胞的96孔细胞培养板中,每个稀释度病毒液接种4个孔,每孔接种100μL。同时设定不接毒的阴性对照。37℃培养5天,观察细胞病变并按照Reed-Muench方法计算TCID50。结果表明:第三代重组病毒滴度可达108TCID50/mL以上。

3.2生长曲线测定

在长满单层MDBK细胞的24孔细胞培养板中,按感染复数(MOI=1)接种重组病毒(拯救病毒rCPIV3)和亲本病毒(山羊副流感病毒3型JS14-2株),37℃培养。于感染后24h、48h、72h、96h和120h,分别取细胞培养上清,按照标题3.1中方法测定病毒的TCID50,绘制病毒生长曲线。结果表明重组病毒和亲本病毒滴度在24-72h之间处于增长期,72-120h之间达到稳定,重组病毒在24-48h滴度高于亲本病毒(0.5log10),说明重组病毒增殖速度高于亲本病毒(图6)。

3.3稳定性测定

按照标题3.1中方法在MDBK细胞上分别测定不同代次(第三代、第五代、第八代、第十代)重组病毒的滴度,结果表明各代次重组病毒滴度分别为108TCID50/mL、108.5TCID50/mL、108.15TCID50/mL和108.25TCID50/mL,病毒生长滴度均可达108TCID50/mL以上且保持稳定。

SEQUENCE LISTING

<110> 江苏省农业科学院

扬州大学

<120> 山羊副流感病毒3型感染性cDNA克隆构建方法及其应用

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<170> PatentIn version 3.3

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aattaaatca ttcgcggccg cttcc 85

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<213> artificial

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atagtcac 68

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<213> artificial

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<213> artificial

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gttattaatt aaatcattcc cctcgac 27

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<213> artificial

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<213> artificial

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cataagagtt taaacaccct ccaacc 26

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<213> artificial

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