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各种传染病的不断发生,对现有的疫苗提出了新的挑战。比传统更加的简便、快捷、更加有利于大规模的接种的粘膜免疫疫苗,已成为目前国内研究的新方向。安全有效的粘膜免疫佐剂正成为粘膜免疫疫苗的关键。大肠杆菌热敏感毒素(heat-labile toxin,LT)是目前世界上公认的免疫效果最好的粘膜免疫佐剂之一,但其有一定的毒性和难于大量获得,严重的阻碍了其在人和动物疫苗中的应用。
采用大肠杆菌作为表达宿主制备LT的过程中,LT在大肠杆菌中的表达量非常的低,只有1-5%。有研究表明,在LT基因正常表达形成LT蛋白的过程中,不到40%的LTA亚基与LTB亚基进行了结合装配成AB5形式。通过调节LTA亚基和LTB亚基的表达量上的比例关系来达到提高LT的产量己成为热点之一。为了获得高表达量的LT突变体及其亚基的表达载体,本研究在本实验保存的已经去毒的大肠杆菌毒素基因LTm(R192G)的基础上,采用基因工程手段构建了一系列的LT突变体及其A、B亚基原核表达质粒,并进行了表达优化、纯化、活性检测等研究,获得了如下的结果:
在基因水平上构建了pCDFDuet-1和pTYB11两类含有LT突变体及其A、B亚单位基因的原核表达载体pCDFDuet-1-LTAm-LTB、pCDFDuet-1-MCS1-LTm、pCDFDuet-1-LTB-LTm、pCDFDuet-1-MCS1-LTB、pCDFDuet-1-LTB-LTm、pTYB11-LTB-EGFP、pTYB11-LTB、pTYB11-LTm并转化到BL21感受态细胞中,构建了8株表达重组菌。
经与转化空载体的宿主菌对照和采用SDS-PAGE电泳与Western Blotting方法检测发现,在摇瓶中BL21(DE3)/pCDFDuet-1-LTAm-LTB的表达产物LTAm、LTB分别以包涵体、可溶性形式表达,表达量分别达到了35-40%和10-15%;BL21(DE3)/pCDFDuet-1-MCS1-LTm的表达产物情况为:LTAm、LTB分别以包涵体、可溶性形式表达,表达量分别达到了30-35%和8-10%;BL21(DE3)/pCDFDuet-1-MCS1-LTB的表达情况为:LTB以可溶性形式表达表达量占总菌体蛋白的10-15%;BL21(DE3)/pTYB11-LTB、BL21(DE3)/pTYB11-LTB-EGFP表达产物均以可溶性形式表达,表达量占总蛋白的30%和25%。经Western Blotting检测发现所表达的目的蛋白均具有免疫原活性。
对工程菌BL21(DE3)/pCDFDuet-1-LTAm-LTB、BL21(DE3)/pTYB11-LTB的表达条件进行了初步的筛选和优化,使LTAm和CBD-LTB的表达量分别达到了35%和30%。利用镍柱亲和层析对BL21(DE3)/pCDFDuet1-LTAm-LTB表达的6×His-LTAm进行了纯化,获得了纯度达85%的带有6×His的目的蛋白。利用IMPACTTM几丁质一步纯化体系对CBD-LTB进行了纯化,在裂解温度20度,裂解16小时以后,洗脱,可以得到纯度95%以上的蛋白。
本研究使用纯化的LTB-EGFP蛋白进行了Bcap-37细胞膜穿透实验,在蛋白浓度50μg/mL,培养9小时后,荧光显微镜下可以观察到大量的被荧光染色的细胞,表明LTB-EGFP有明显的跨膜活性。