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鸭疫里默氏杆菌病是目前危害养鸭业最严重的传染性疫病之一。本研究通过构建Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌的基因组文库,以Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌的荚膜抗原和外膜蛋白的高免血清为探针筛选并克隆其新的抗原基因,为进一步研究鸭疫里默氏杆菌病重组或DNA疫苗奠定基础。
用盐浸法提取Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌的荚膜抗原和外膜蛋白,免疫保护试验结果表明,3日龄鸭颈背部皮下免疫荚膜抗原和外膜蛋白0.2mg,3周后以Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌攻击免疫组及对照组鸭,非免疫对照组全部发病且90%(9/10)死亡,而免疫试验组的死亡率仅10%(1/10)。表明所提取的荚膜抗原和外膜蛋白是Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌的重要保护性抗原。同时,以此荚膜抗原和外膜蛋白免疫兔制备兔抗Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌的高免血清,作为基因组文库的筛选工具。
常规方法抽提I型鸭疫里默氏杆菌基因组DNA,用限制性内切酶Sau3AI酶切,电泳后回收大小为0.07-4kb的片段。将酶切片段与用BamHI酶切的质粒载体pRSETa/b/c连接后,电转化入大肠杆菌JM109,构建了Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌的基因组文库,库容量约为22500个。根据pRSETa/b/c通用引物用PCR方法对文库插入片段进行鉴定,结果显示插入片段大小在500-4000bp之间,且85%以上分布在1-3kb之间。
用荚膜抗原和外膜蛋白的高免血清对Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌基因组文库进行多次免疫学筛选后,获得4个阳性克隆,其插入片段分别命名为R10、R9、R6和J5。测序结果显示,4个插入片段的大小分别为1331、1394、1525bp和1006bp。其中R9、R6和J5含有完整的阅读框架(ORF),ORF的长度分别为612、522和687bp,推测分别编码23、19和25kDa的多肽;而R10只含有部分ORF。以NsiⅠ酶切Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌基因组DNA重新构建文库,根据R10中已知的部分序列设计引物,并联合pGEM-T的通用引物,用PCR方法成功从该文库中扩增出R10另外部分的ORF的序列,将两部分的测序结果拼接,得到了全长的R10ORF序列共1404bp,推测其编码大小为53kDa的多肽。BLASTp及蛋白结构预测显示R10编码的多肽与细菌的外膜蛋白非常相似。
根据测序结果重新设计引物并成功扩增了R10、R9、R6和J5的ORF,并将每个ORF分别克隆至质粒表达载体pET-32a(+)。重组质粒转化大肠杆菌Rosetta,经PCR反应及酶切鉴定和测序分析证明阅读框架正确的克隆,用IPTG诱导进行大肠杆菌的高效表达,SDS-PAGE分析表明,重组蛋白的分子量大小分别为73、43、39和45kDa,表达量分别占菌体总蛋白的25.2%、18.9%、15.1%、10.3%。
利用Ni-NTA亲和层析方法纯化rR10、rR9、rR6和rJ5等4个重组融合蛋白,分别在3日龄按0.2mg/鸭重组蛋白首免,10日龄时按0.4mg/鸭加强免疫雏鸭。免疫后分别在3、10、17、24及31日龄采血分离血清,用ELISA方法检测重组抗原诱导的抗体反应,结果显示每个重组抗原在加强免疫1周后,抗体滴度明显上升,2周后达到峰值。24日龄时攻击I型鸭疫里默氏杆菌,非免疫对照组试验鸭全部死亡,R10和R6重组蛋白免疫组分别有60%(6/10)和50%(5/10)的鸭存活,但R9及J5重组蛋白免疫组没有明显免疫效果。表明所克隆的R10和R6是Ⅰ型鸭疫里默氏杆菌的保护性抗原基因。