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铁在溶藻弧菌致病过程中扮演着重要的角色,从宿主体内获得铁的能力是弧菌定值、感染并导致疾病发生所必须,摄铁系统的由此变得必不可少。然而宿主由于受机体的严密监控而使得铁维持在很低的水平,且主要以血红素的形式存在,因此许多病原菌优先利用血红素作为铁源。血红素摄取系统的作用就是特异性捕获宿主血红素,解离出铁离子,以便弧菌能够在宿主鱼体内不因缺铁而能正常生长和繁衍下去,这一过程促进了溶藻弧菌攻击宿主机体的非特异性免疫预防,进一步引发水产养殖鱼类弧菌病。然而,溶藻弧菌如何利用血红素铁的机制尚没有阐明。本研究从溶藻弧菌摄铁系统相关基因的基因克隆开始,通过热启动法PCR扩增了溶藻弧菌HY9901菌株血红素摄取系统的6个相关基因(hutB、hutC、hutD、hutW、hutX和hutZ),并对该6个基因及相应的氨基酸序列进行了分析。结果表明:hutB的ORF为870bp,编码289个氨基酸,含有1个长度为23aa的信号肽序列,无跨膜结构域,PI为6.45,蛋白相对分子量为30.69kDa。hutC的ORF为1038bp,编码345个氨基酸,无信号肽序列,有9个跨膜结构域,PI为9.74,蛋白相对分子量为36.15kDa。 hutD的ORF为780bp,编码259个氨基酸,无信号肽无跨膜区,PI为6.73,蛋白相对分子量为28.83kDa。hutW的ORF为1437bp,编码478个氨基酸,无信号肽无跨膜区,PI为7.16,蛋白相对分子量为52.94kDa。hutX的ORF为504bp,编码167个氨基酸,无信号肽无跨膜区,PI为5.85,蛋白相对分子量为18.59kDa。hutZ的ORF为531bp,编码176个氨基酸,无信号肽无跨膜区,PI为5.19,蛋白相对分子量为20.24kDa。通过模拟不同的铁环境条件,利用qRT-PCR技术初步探究了9个血红素摄取相关基因(hutBCD、exbBD、tonB和hutWXZ)在富铁、缺铁、正常和混合铁培养基等不同铁环境条件下表达量的变化差异。结果表明:溶藻弧菌hutBCD、exbBD、tonB和hutWXZ在含有Fecl3的富铁培养基中,表达量与对照组变化不大;在含有血红素的环境下表达量皆显著增长,尤其在铁限制的环境下有血红素存在时各基因的表达上调极显著,且皆以倍比量增加;在含2-2’二联吡啶的铁限制环境下,hutBCD和hutWXZ基因的表达量都会出现下调现象,而exbBD和tonB基因的表达量会出现相反的显著上调现象,且exbBD和tonB在铁限制的环境下有FeCl3时,表达量上调显著,且比添加2-2’二联吡啶的缺铁实验组的表达量高。利用pET-28a(+)顺利构建了血红素摄取系统5个基因的原核表达质粒pET-hutB、pET-hutD、pET-hutW、pET-hutX和pET-hutZ,将其在BL21表达菌株中诱导表达,之后对诱导表达条件和蛋白纯化条件进行优化,并获得大量重组表达蛋白。SDS-PAGE和蛋白印迹检测分析表明5个重组蛋白表达成功且都有免疫反应性,且条带大小与预期一致。用纯化的HutB、HutW和HutZ重组蛋白对青石斑鱼进行免疫保护实验,ELISA实验结果显示:抗体在3个免疫实验组鱼体中都能检测到,且与对照实验组的抗体效价差异显著,各免疫试验组的抗体水平在第四周的时候达到高峰,3个重组蛋白对青石斑免疫保护率分别为:82.61%,73.91%和78.26%。可见,溶藻弧菌血红素摄取系统相关蛋白HutB、HutW和HutZ都具有免疫原性,可作为疫苗候选抗原蛋白,为相关高效亚单位疫苗的开发,进行免疫和生态防治,提供了深入研究的理论基础。