抑制产气荚膜梭菌感染的重组α蛋白及其制备方法与应用

抑制产气荚膜梭菌感染的重组α蛋白及其制备方法与应用
【专利摘要】本发明公开了抑制产气荚膜梭菌感染的重组α蛋白及其制备方法与应用。该重组α蛋白为a)或b)或c)：a)由SEQ ID No.2的氨基酸序列组成的蛋白质；b)由SEQ ID No.2第51?353位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；c)在a)或b)所示的蛋白质的羧基端或/和氨基端融合蛋白标签得到的融合蛋白。该重组α蛋白免疫动物后可使动物产生较高的血清抗体水平，并且可抵抗产气荚膜梭菌的攻击。该重组α蛋白可溶性好，纯化简易，可作为诊断抗原、制备成单克隆抗体或进一步对蛋白功能与构象关系进行研究。
【专利说明】
抑制产气荚膜梭菌感染的重组α蛋白及其制备方法与应用
技术领域
[0001]本发明涉及生物技术领域中抑制产气荚膜梭菌感染的重组α蛋白及其制备方法与 应用。
【背景技术】
[0002] 产气荚膜梭菌(Clostridium Perfringens)也称魏氏梭菌，是一种重要的人畜共 患病，该病原是创伤性气性坏疽和人类食物中毒以及羊快疫、羔羊痢疾、牛羊坏死性肠炎、 牛羊肠毒血症的主要病原之一，对畜牧业造成了巨大的经济损失。产气荚膜梭菌主要的致 病因素是其分泌的外毒素，种类多达13种，其中α、β和ε是最主要的外毒素，根据产生外毒素 的种类不同，可将产气荚膜梭菌分为A、B、C、D、E这五个血清型。产气荚膜梭菌的α毒素导致 动物传染病的防控是当前困扰动物疫病防控工作着的主要难题之一。传统疫苗在治疗和预 防动物产气荚膜梭菌疾病方面虽然取得了一定的效果。但是，这些疫苗在使用过程中仍然 暴露了一些缺陷，例如传统疫苗免疫易引起动物局部炎症以及毒性反应等。研发能表达α外 毒素抗原蛋白，并且不破坏α外毒素抗原蛋白的免疫原性，对产气荚膜梭菌α外毒素引起的 疫病起到防控作用的基因工程疫苗是急需解决的技术难题。
[0003] 李娜(李娜.羊源产气荚膜梭菌的分离鉴定与a毒素的原核表达和免疫原性研究. 石河子大学硕士学位论文.2013)对羊源产气荚膜梭菌的进行分离鉴定并对α毒素的原核表 达和免疫原性进行了研究。该课题组针对产气荚膜梭菌α毒素的全基因序列，设计针对α毒 素成熟肽序列的引物，采用PCR方法扩增α毒素成熟肽序列，将其插入质粒pET_28b构建重组 表达载体pET-28b-cpa。该课题组用重组蛋白制备亚单位疫苗免疫小鼠，结果表明，重组α毒 素可以刺激产生抗α毒素抗体免疫应答反应，免疫抗体在免疫后28天达到最高水平（1: 6400)，并能够对免疫小鼠提供一定的免疫保护作用。但是该重组质粒表达出的蛋白为部分 可溶性蛋白，可溶性蛋白表达量占菌体可溶性蛋白的34.6 %。
[0004] 现有技术中对产气荚膜梭菌主要外毒素蛋白的表达与纯化方法相对复杂，表达产 物通常以不溶性的包涵体形式存在，可溶性蛋白表达的报道在国内外非常少。因为包涵体 中的表达产物不具有生物学活性，因而需要进行变性与复性处理。蛋白的变性与复性是一 个极其复杂的过程，不同蛋白的复性条件各异，复性率往往很难提高。这是限制其应用的主 要制约因素。采用可溶性表达方式可很好的克服这一问题。如何构建可溶性表达载体并且 优化可溶性蛋白的高效表达方法，是本领域长期以来一直研究的热点课题。

【发明内容】

[0005] 本发明所要解决的一个技术问题是如何获得抑制产气荚膜梭菌感染的可溶性蛋 白质疫苗。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了制备重组α蛋白的方法。
[0007] 本发明所提供的制备重组α蛋白的方法，包括使重组α蛋白的编码基因在生物中进 行表达得到所述重组α蛋白的步骤;所述生物为微生物、植物或非人动物；
[0008] 所述重组α蛋白为a)或b)或c)或d):
[0009] a)由SEQ ID No.2的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0010] b)由SEQ ID No.2第51-353位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0011] c)在a)或b)所示的蛋白质的羧基端或/和氨基端融合蛋白标签得到的融合蛋白；
[0012] d)将SEQ ID No. 2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺 失和/或添加得到的可溶性蛋白质。
[0013]上述方法中，￡1)的蛋白质名称为(1-1^，13)的蛋白质名称为€^ (^0 1〇如.2由353 个氨基酸残基组成。
[0014] 上述方法中，蛋白标签是指利用DNA体外重组技术，与目的蛋白一起融合表达的一 种多肽或者蛋白，以便于目的蛋白的表达、检测、示踪和/或纯化等。
[0015] 上述方法中，所述使重组α蛋白的编码基因在生物中进行表达包括所述重组α蛋白 的编码基因导入受体微生物，得到表达所述重组α蛋白的重组微生物，培养所述重组微生 物，表达得到所述重组α蛋白。
[0016] 上述方法中，所述受体微生物可为C1)_C4)中的任一种：
[0017] C1)原核微生物；
[0018] C2)革兰氏阴性细菌；
[0019] C3)埃希氏菌属细菌；
[0020] C4)大肠杆菌 BL21(DE3)。
[0021] 上述方法中，所述蛋白质的编码基因为如下1)或2)或3)或4)所示的基因：
[0022] 1)编码序列是SEQ ID No.l所示的DNA分子；
[0023] 2)编码序列是SEQ ID No.l的第151-1062位所示的DNA分子；
[0024] 3)与1)或2)限定的DNA分子具有90%以上的同一性且编码所述重组α蛋白。
[0025] 其中，SEQ ID No.l由1068个核苷酸组成，其名称为α-hisY基因，编码氨基酸序列 是SEQIDNo.2的蛋白质a-his。SEQIDNo.l的第151-1062位所示的DNA分子是a-Y基因，编 码由SEQ ID No.2第51-353位所示的氨基酸序列组成的蛋白质a-Y。
[0026]上述方法中，所述重组微生物为将pET30a-a-Y导入大肠杆菌BL21(DE3)得到的表 达氨基酸序列是SEQ ID No.2的重组α蛋白的重组微生物，所述重组微生物命名为BL21 (DE3) /pET30a-a-Y，所述pET30a-a-Y为将载体pET30a (+)的BamHI和Xho I位点之间的序列替 换为SEQ ID No.l第151-1062位所示的DNA片段得到的重组载体。
[0027] 上述方法中，所述表达为诱导表达，所述诱导表达是用0.75mM的IPTG在16°C诱导 13-16小时或13-24小时或13小时或16小时。
[0028] 下述任一种产品也属于本发明的保护范围：
[0029] P1)重组α蛋白，所述重组α蛋白为a)或b)或c)或d):
[0030] a)由SEQ ID No.2的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0031] b)由SEQ ID No.2第51-353位所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
[0032] c)在a)或b)所示的蛋白质的羧基端或/和氨基端融合蛋白标签得到的融合蛋白；
[0033] d)将SEQ ID No. 2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺 失和/或添加得到的可溶性蛋白质；
[0034] P2)与所述重组α蛋白相关的生物材料，所述生物材料为下述B1)至B16)中的任一 种：
[0035] B1)编码所述重组α蛋白的核酸分子；
[0036] Β2)含有Β1)所述核酸分子的表达盒；
[0037] Β3)含有Β1)所述核酸分子的重组载体；
[0038] Β4)含有Β2)所述表达盒的重组载体；
[0039] Β5)含有Β1)所述核酸分子的重组微生物；
[0040] Β6)含有Β2)所述表达盒的重组微生物；
[0041 ] Β7)含有Β3)所述重组载体的重组微生物；
[0042] Β8)含有Μ)所述重组载体的重组微生物；
[0043] Β9)含有Β1)所述核酸分子的转基因动物细胞系；
[0044] Β10)含有Β2)所述表达盒的转基因动物细胞系；
[0045] Β11)含有Β3)所述重组载体的转基因动物细胞系；
[0046] Β12)含有M)所述重组载体的转基因动物细胞系；
[0047] Β13)含有Β1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；
[0048] Β14)含有Β2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
[0049] Β15)含有Β3)所述重组载体的转基因植物细胞系；
[0050] Β16)含有M)所述重组载体的转基因植物细胞系；
[0051] Ρ3)预防动物产气荚膜梭菌感染的疫苗，其含有所述重组α蛋白或所述生物材料。 [0052] 上述产品中，所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA;所述核酸分 子也可以是RNA，如mRNA或hnRNA等。
[0053] 这里使用的术语"同一性"指与天然核酸序列的序列相似性。同一性可以用肉眼或 计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比（％ ) 表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。
[0054] 上述产品中，所述重组α蛋白按照上述任一种方法制备；
[0055] 所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因：
[0056] 1)编码序列是SEQ ID No.l所示的DNA分子；
[0057] 2)编码序列是SEQ ID No.l的第151-1062位所示的DNA分子；
[0058] 3)与1)或2)限定的DNA分子具有90%以上的同一性且编码所述蛋白质的DNA分子；
[0059] 所述重组载体为所述pET30a-a-Y;
[0060] 所述重组微生物为El)或E2):
[0061] E1)所述重组微生物为将所述重组α蛋白的编码基因导入受体微生物，得到表达所 述重组α蛋白的重组微生物，所述受体微生物为Cl )_C4)中的任一种：
[0062] C1)原核微生物；
[0063] C2)革兰氏阴性细菌；
[0064] C3)埃希氏菌属细菌；
[0065] C4)大肠杆菌 BL21(DE3);
[0066] 所述重组微生物为所述BL21(DE3)/pET30a-a-Y;
[0067] 所述预防动物产气荚膜梭菌感染的疫苗的活性成分为所述重组α蛋白或所述生物 材料。
[0068] 下述任一种应用也属于本发明的保护范围：
[0069] Y1)所述重组α蛋白在制备抗产气荚膜梭菌疫苗中的应用；
[0070] Υ2)所述生物材料在制备抗产气荚膜梭菌疫苗中的应用；
[0071 ] Υ3)所述方法在制备抗产气荚膜梭菌疫苗中的应用；
[0072] Υ4)所述重组α蛋白在制备产气荚膜梭菌病诊断抗原中的应用；
[0073] Υ5)所述重组α蛋白在制备单克隆抗体中的应用。。
[0074] 本发明中，所述产气荚膜梭菌可为A、B、C、D和Ε这5种型产气荚膜梭菌中的任5种、 任4种、任3种、任2种或任1种。
[0075] 本发明中，所述抗产气荚膜梭菌疫苗具体可为上述预防动物产气荚膜梭菌感染的 疫苗。
[0076] 在实际应用中，可以将本发明的重组α蛋白或其相关生物材料作为药物直接给予 病人、或者与适宜的载体或赋形剂混合后给予病人，以达到治疗产气荚膜梭菌感染的目的。 这里的载体材料包括但不限于水溶性载体材料(如聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、有机酸等）、 难溶性载体材料(如乙基纤维素、胆固醇硬脂酸酯等）、肠溶性载体材料(如醋酸纤维素酞酸 酯和羧甲乙纤维素等）。其中优选的是水溶性载体材料。使用这些材料可以制成多种剂型， 包括但不限于片剂、胶囊、滴丸、气雾剂、丸剂、粉剂、溶液剂、混悬剂、乳剂、颗粒剂、脂质体、 透皮剂、口含片、栓剂、冻干粉针剂等。可以是普通制剂、缓释制剂、控释制剂及各种微粒给 药系统。为了将单位给药剂型制成片剂，可以广泛使用本领域公知的各种载体。关于载体的 例子是，例如稀释剂与吸收剂，如淀粉、糊精、硫酸钙、乳糖、甘露醇、蔗糖、氯化钠、葡萄糖、 尿素、碳酸钙、白陶土、微晶纤维素、硅酸铝等;湿润剂与粘合剂，如水、甘油、聚乙二醇、乙 醇、丙醇、淀粉浆、糊精、糖浆、蜂蜜、葡萄糖溶液、阿拉伯胶浆、明胶浆、羧甲基纤维素钠、紫 胶、甲基纤维素、磷酸钾、聚乙烯吡咯烷酮等；崩解剂，例如干燥淀粉、海藻酸盐、琼脂粉、褐 藻淀粉、碳酸氢钠与枸橼酸、碳酸钙、聚氧乙烯、山梨糖醇脂肪酸酯、十二烷基磺酸钠、甲基 纤维素、乙基纤维素等;崩解抑制剂，例如蔗糖、三硬脂酸甘油酯、可可脂、氢化油等;吸收促 进剂，例如季铵盐、十二烷基硫酸钠等；润滑剂，例如滑石粉、二氧化硅、玉米淀粉、硬脂酸 盐、硼酸、液体石蜡、聚乙二醇等。还可以将片剂进一步制成包衣片，例如糖包衣片、薄膜包 衣片、肠溶包衣片，或双层片和多层片。为了将单位给药剂型制成丸剂，可以广泛使用本领 域公知的各种载体。关于载体的例子是，例如稀释剂与吸收剂，如葡萄糖、乳糖、淀粉、可可 月旨、氢化植物油、聚乙烯吡咯烷酮、Gelucire、高岭土、滑石粉等;粘合剂如阿拉伯胶、黄蓍 胶、明胶、乙醇、蜂蜜、液糖、米糊或面糊等；崩解剂，如琼脂粉、干燥淀粉、海藻酸盐、十二烷 基磺酸钠、甲基纤维素、乙基纤维素等。为了将单位给药剂型制成栓剂，可以广泛使用本领 域公知的各种载体。关于载体的例子是，例如聚乙二醇、卵磷脂、可可脂、高级醇、高级醇的 酯、明胶、半合成甘油酯等。为了将单位给药剂型制成注射用制剂，如溶液剂、乳剂、冻干粉 针剂和混悬剂，可以使用本领域常用的所有稀释剂，例如，水、乙醇、聚乙二醇、1，3_丙二醇、 乙氧基化的异硬脂醇、多氧化的异硬脂醇、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯等。另外，为了制备等 渗注射液，可以向注射用制剂中添加适量的氯化钠、葡萄糖或甘油，此外，还可以添加常规 的助溶剂、缓冲剂、pH调节剂等。此外，如需要，也可以向药物制剂中添加着色剂、防腐剂、香 料、矫味剂、甜味剂或其它材料。使用上述剂型可以经注射给药，包括皮下注射、静脉注射、 肌肉注射和腔内注射等;腔道给药，如经直肠和阴道;呼吸道给药，如经鼻腔;粘膜给药。上 述给药途径优选的是注射给药。
[0077] 本发明将SEQ ID No.l的第151-1062位所示的DNA分子插入pET30a( + )的BamHI和 Xhol位点，得到表达SEQ ID No.2的重组蛋白α-his的重组表达载体pET30a-α-Y。将重组表 达载体pET30a-a-Y导入大肠杆菌BL21 (DE3)获得了可溶性的目的蛋白a-his。本发明优化了 a-hisa-his的表达条件，进一步提高了 a-his的表达量，用0.75mM的IPTG在16°C诱导13-24 小时，a-his的含量达到菌体总蛋白的90 %，表达的目的a-his蛋白94 %可溶。a-his免疫动 物后可使动物产生较高的血清抗体水平，并且可抵抗产气荚膜梭菌的攻击。a-his在抵抗A 型产气荚膜梭菌攻击时的7天内的免疫保护率为100% (20全部只存活），roS对照组小鼠全 部死亡;a-his在抵抗B型产气荚膜梭菌攻击时的免疫保护率为90% (18只存活，2只死亡）， PBS对照组小鼠全部死亡;a-his在抵抗C型产气荚膜梭菌攻击时的免疫保护率为85% (17只 存活，3只死亡），PBS对照组小鼠全部死亡;a-his在抵抗D型产气荚膜梭菌攻击时的免疫保 护率为90% (18只存活，2只死亡），而PBS对照组小鼠全部死亡。第三次免疫a-his后7-14天 抗体效价达到峰值，最高抗体效价达1:128000。a-his可溶性好，纯化简易，可作为诊断抗 原、制备成单克隆抗体或进一步对蛋白功能与构象关系进行研究。
【附图说明】
[0078] 图1为各菌株表达蛋白的SDS-PAGE电泳图谱。
[0079] 图中，Μ为Marker，从上到下分别为 130kD、95kD、70kD、62kD、51kD、40kD、29kD，l、$ 导表达的受体菌全菌蛋白液体，2、未诱导表达的BL21 (DE3) /pET30a-a-Y全菌蛋白液体，3、 诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y全菌蛋白液体，4、诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y含 蛋白上清液，5、诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y含蛋白沉淀，6、未诱导表达的BL21 (DE3 )/pET30a-a-W全菌蛋白液体，7、诱导表达的BL21 (DE3 )/pET30a-a-W全菌蛋白液体，8、 诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W含蛋白上清液，9、诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W含 蛋白沉淀，10、未诱导表达的BL21 (DE3)/pET30a-pma-W全菌蛋白液体，11、诱导表达的BL21 (DE3) /pET30a-pma-W全菌蛋白液体，12、诱导表达的BL21 (DE3) /pET30a-pma-W含蛋白上清 液，13、诱导表达的BL21 (DE3) /pET30a-pma-W含蛋白沉淀。
[0080] 图 2 为Western-blot 图谱。
[00811图中，1、诱导表达的受体菌全菌蛋白液体，2、未诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y全菌蛋白液体，3、诱导表达的BL21 (DE3 )/pET30a-a-Y全菌蛋白液体，4、诱导表达的BL21 (DE3 )/pET30a-a-Y含蛋白上清液，5、诱导表达的BL21 (DE3 )/pET30a-a-Y含蛋白沉淀，6、未 诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W全菌蛋白液体，7、诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W全 菌蛋白液体，8、诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W含蛋白上清液，9、诱导表达的BL21 (DE3) /pET30a-a-W含蛋白沉淀，10、未诱导表达的BL21 (DE3) /pET30a-pma-W全菌蛋白液体， 11、诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-pma-W全菌蛋白液体，12、诱导表达的BL21(DE3)/ pET30a-pma-W含蛋白上清液，13、诱导表达的BL21 (DE3) /pET30a-pma-W含蛋白沉淀。
[0082]图3为重组蛋白a-his的AKTA纯化鉴定。箭头所指的为纯化的目的蛋白峰。
[0083]图4为重组蛋白a-his的分子筛纯化鉴定。箭头所指的为纯化的目的蛋白峰。
[0084] 图5为纯化的目的蛋白的SDS-PAGE电泳图谱。箭头示目的条带。
[0085] 其中Μ是 Marker，从上到下分别为 130kD、95kD、70kD、62kD、51 kD、40kD、29kD; 1 是诱 导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y全菌蛋白液体;2是诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-pma-W 全菌蛋白液体；3是未诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y全菌蛋白液体；4是诱导表达的 BL21 (DE3)/pET30a-a-Y含蛋白上清液；5是诱导表达的BL21 (DE3 )/pET30a-pma-W含蛋白上 清液;6是诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y含蛋白沉淀;7是分子筛纯化的a-his蛋白；8是 分子筛纯化的pma-his蛋白。
【具体实施方式】
[0086] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐 明本发明，而不是为了限制本发明的范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为 常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0087] pET30a( + )为 Novagen 公司产品。pET28a( + )为 Novagen 公司产品。
[0088] A型产气荚膜梭菌强毒株C57-10、B型产气荚膜梭菌强毒株C58-5、C型产气荚膜梭 菌强毒株C59-4、D型产气荚膜梭菌强毒株C60-11均为中国兽医药品监察所产品。
[0089] 实施例1、可溶性表达a-hisY [0090] 1、合成基因
[0091] 本申请设计了3种重组a基因，分别为SEQ ID No. 1所示的a-hisY基因 、SEQ ID No.3所示的a-hisW基因、SEQIDNo.4所示的pma-hisW基因。
[0092] a-hisY基因和a-hisW基因均编码SEQ ID 1^〇.2所不的蛋白质<1-]1丨8。口1]1€[-]1丨8￥基因 编码SEQ ID No.5所示的蛋白质pma-hisWw-his是将pma-hisW的第52-146位氨基酸残基缺 失得到的蛋白质。
[0093]用化学合成的方法合成出SEQ ID No. 1的第151-1062位所示的a-Y基因（编码SEQ ID No.2的第51-353位氨基酸残基所示的蛋白质），SEQ ID No.3的第151-1062位所示的a-W 基因（编码SEQ ID No.2的第51-353位氨基酸残基所示的蛋白质），SEQ ID No.4的第151-1347位所示pma-W基因（编码SEQ ID No.5的第51-448位氨基酸残基所示的蛋白质pma-W)。
[0094] 2、重组表达载体和重组菌的构建
[0095] 以a - Y基因作为模板，利用上游引物F 1 (序列为5 ' -g g a t c c atgttttgggacccggacaccgac-3'）和下游弓丨物 Rl(序列为5'-CTCGAGTTATTTGATGTTATAGGTGCTGT-3 '）进行PCR扩增，在α-Υ基因的两端加上BamHI位点（带 下划线的序列）和Xhol识别位点（带下划线的序列），得到SEQ ID No. 1的第145-1068位所示 的α-Υ基因 PCR产物。
[0096] 以a - W基因作为模板，利用上游引物F 1和下游引物R 2 (序列为5 ' -CTCGAGTCATTTGATGTTGTAGGTGCTGT-3'）进行PCR扩增，在α-W基因的两端加上BamHI和Xhol识 别位点，得到SEQ ID No. 3的第145-1068位所示的α-W基因 PCR产物。
[0097] 以p m a - W基因作为模板，利用上游引物F 3 (序列为5'_ ggatccatgaaacgcaaaatctgcaaagccct-3 '）和下游引物R2进行PCR扩增，在pma-W基因的两端 加上BamHI和Xhol识别位点，得到SEQ ID No.4的第145-1353位所示的pma-W基因 PCR产物。 [0098] 将上述α-Υ基因 PCR产物用BamHI和Xhol酶切，回收目的片段(α-Υ基因）；同时用 BamHI和Xhol酶切载体pET30a( + )，回收载体大片段;将回收的目的片段与回收的载体大片 段连接，得到目的质粒。将目的质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞。将其均勾涂布于 含卡那霉素的LB平板上，37°C培养16小时。单菌落振荡培养过夜，提取质粒用BamHI和Xhol 进行双酶切鉴定，将酶切验证正确的质粒进行测序，将测序结果表明是用SEQ ID No. 1的第 151-1062位所示的α-Υ基因替换pET30a( + )的BamHI和Xhol识别位点间的片段，保持pET30 (+ )的其它序列不变得到的重组表达载体，命名为pETSOa-a-Y^ETSOa-a-Y含有带His标签 的a-hiSY基因，a-hi SY基因的核苷酸序列是SEQIDN0.l，编码SEQIDN0.2所示的蛋白质 a-his。将含有pET30a-a-Y的重组大肠杆菌命名为BL21(DE3)/pET30a-a-Y。
[0099] 将上述a-W基因 PCR产物用BamHI和Xhol酶切，回收目的片段(a-W基因）；同时用 BamHI和Xhol酶切载体pET30a( + )，回收载体大片段;将回收的目的片段与回收的载体大片 段连接，得到目的质粒。将目的质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞。将其均勾涂布于 含卡那霉素的LB平板上，37°C培养16小时。单菌落振荡培养过夜，提取质粒用BamHI和Xhol 进行双酶切鉴定，将酶切验证正确的质粒进行测序，将测序结果表明是用SEQ ID No.3的第 151-1062位所示的α-W基因替换pET30a( + )的BamHI和Xhol识别位点间的片段，保持pET30 (+ )的其它序列不变得到的重组表达载体，命名为pETSOa-a-W^ETSOa-a-W含有His标签融 合蛋白a-hisW基因，a-hisW基因的核苷酸序列是SEQIDNo.3，编码SEQIDNo.2所示的蛋 白质a-his。将含有pET30a-a-W的重组大肠杆菌命名为BL21(DE3)/pET30a-a-W。
[0100] 将上述pma-W基因 PCR产物用BamHI和Xho頂每切，回收目的片段(pma-W基因）；同时 用BamHI和Xhol酶切载体pET30a( + )，回收载体大片段;将回收的目的片段与回收的载体大 片段连接，得到目的质粒。将目的质粒转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞。将其均匀涂布 于含卡那霉素的LB平板上，37°C培养16小时。单菌落振荡培养过夜，提取质粒用BamHI和 Xhol进行双酶切鉴定，将酶切验证正确的质粒进行测序，将测序结果表明是用SEQ ID No.4 的第151 -1347位所示的pma-W基因替换pET30a (+)的BamHI和Xho I识别位点间的片段，保持 pET30( + )的其它序列不变得到的重组表达载体，命名为pETSOa-pma-WdETSOa-pma-W含有 带His标签的pma-hisW基因，pma-hisW基因的核苷酸序列是SEQIDNo.4，编码SEQIDNo.5 所示的蛋白质pma-hisW。将含有pET30a-pma-W的重组大肠杆菌命名为BL21(DE3)/pET30a- pma-ff〇
[0101] 3、蛋白表达形式的分析与鉴定
[0102] 将BL21(DE3)/pET30a-a-Y、BL21(DE3)/pET30a-a-W、BL21(DE3)/pET30a_pma-W和 大肠杆菌BL21(DE3)(简称受体菌)这四个菌株分别单独接种于含50μg/ml卡那霉素的LB液 体培养基（在LB液体培养基中加入卡那霉素至卡那霉素的浓度为50μg/ml得到的培养基） 中，37°C，采用Thermo MaxQ6000型全温振荡器200rpm振荡培养至OD600值（以含50μg/ml卡那 霉素的LB液体培养基为空白对照）达到0.6时，取出1 mL菌液作为未诱导表达的菌液（对 照），其余液体中加入异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG)进行诱导表达。上述四株菌的诱导 表达均是用〇.75mM的IPTG在16°C诱导13小时。
[0103] 取诱导表达的菌液和未诱导表达的菌液用于蛋白表达形式分析。具体步骤为，取 lmL菌液置于1.5mL离心管中，做好标记，4°C条件下8000rpm/min离心30min，弃掉上清液，收 集菌体沉淀。加入lmL PBS重悬沉淀，8000rpm/min离心5min，弃掉上清液。向洗涤好的菌体 沉淀中加入200yL PBS，高压破碎菌体，裂解至菌液不再粘稠，得到全菌蛋白液体。将全菌蛋 白液体于4°C离心机中16000rpm/min离心30min，分别收集上清液(命名为含蛋白上清液)和 沉淀(命名为含蛋白沉淀），向含蛋白沉淀中加入50yL PBS重悬洗涤沉淀。向全菌蛋白液体、 含蛋白上清液和含蛋白沉淀中加入l〇yL 5 XSDS-PAGE loading Buffer，充分混匀后，置沸 水浴中煮沸5min，待样品冷却后，用掌式离心机瞬离。取6yL用于SDS-PAGE电泳分析，并且结 合蛋白灰度分析软件初步分析蛋白含量。将电泳后的凝胶转印于NC膜，以抗His标签的羊抗 鼠抗体为结合抗体DAB显色，进行Western-blot鉴定。将上述全菌蛋白液体和含蛋白上清液 用0.22μπι滤膜过滤后上样至预先用溶液1(溶质及其浓度如下：20mM Tris、150mM NaCl，溶 剂是水，PH8.0的溶液)平衡好的镍柱。将镍柱接入AKTA机器上，分别用10个柱体积的溶液1 与10个柱体积的溶液2(溶质及其浓度如下：20mM Tris、150mM NaCl、50mM咪唑，溶剂是水， PH8.0的溶液)清洗镍柱中的杂质蛋白，并在AKTA机器上监测蛋白峰。用溶液3(溶质及其浓 度如下：20mM Tris、150mM NaCl、300mM咪唑，溶剂是水，pH8.0的溶液)冲洗镍柱挂在镍柱上 的目的蛋白，并使用AKTA收集出现目的蛋白峰的洗脱样品，将该样品称为镍柱纯化目的蛋 白样品。
[0104] 将镍柱纯化的目的蛋白样品用GE公司生产的Superdex200凝胶柱通过分子筛进一 步纯化。流动相使用溶液1。通过分子筛纯化后可以除去样品中的含有的大量咪唑，收集洗 脱峰，得到分子筛纯化的目的蛋白样品，使用NanoDrop2000超微量分光光度计(ND2000)对 得到的分子筛纯化的目的蛋白样品中蛋白（即可溶性目的蛋白）的含量进行定量分析。并用 NanoDrop2000超微量分光光度计(ND2000)测定全菌蛋白液体中的蛋白质含量，得到菌体总 蛋白含量。将含蛋白沉淀用尿素溶解后，用NanoDrop2000超微量分光光度计(ND2000)测定 含蛋白沉淀中的蛋白质的含量。
[0105] 结果表明诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y的全菌蛋白液体、含蛋白上清液和含 蛋白沉淀中均含有大小为41kD的目的蛋白a-his，未诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y的 全菌蛋白液体中不含有大小为41kD的目的蛋白a-his;诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y 的全菌蛋白液体中目的蛋白a-his占菌体总蛋白（全菌总蛋白）的90 %，诱导表达的BL21 (DE3)/pET30a-a-Y的含蛋白上清液中的目的蛋白a-his占诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-α-Υ的全菌蛋白液体中目的蛋白α-his的94%，该94%的目的蛋白α-his为可溶性蛋白；诱导 表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y的含蛋白沉淀中的目的蛋白a-his占诱导表达的BL21(DE3)/ pET30a-a-Y的全菌蛋白液体中目的蛋白a-his的6%，该6%的目的蛋白a-his为不溶性包涵 体蛋白；说明诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y的目的蛋白a-his占菌体总蛋白的90%， BL21(DE3)/pET30a-a-Y表达的目的蛋白a-his中94%为可溶性蛋白，6%为不溶性包涵体蛋 白。诱导表达的BL21 (DE3)/pET30a-a-W的全菌蛋白液体、含蛋白上清液和含蛋白沉淀中均 含有大小为41kD的目的蛋白a-his，未诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W的全菌蛋白液体 不含有大小为41kD的目的蛋白a-his;诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W的全菌蛋白液体 中目的蛋白a-his占菌体总蛋白的90%，诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W的含蛋白上清 液中的目的蛋白a-his占诱导表达的BL21 (DE3)/pET30a-a-W的全菌蛋白液体中目的蛋白a-his的8%，该8%的目的蛋白a-his为可溶性蛋白；诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-W的含 蛋白沉淀中的目的蛋白a-his占诱导表达的BL21 (DE3)/pET30a-a-W的全菌蛋白液体中目的 蛋白a-his的92 %，该92 %的目的蛋白a-his为不溶性包涵体蛋白；说明诱导表达的BL21 (DE3)/pET30a-a-W的目的蛋白a-his占菌体总蛋白的90%，BL21(DE3)/pET30a-a-W表达的 目的蛋白a-his中8%为可溶性蛋白92%为不溶性包涵体蛋白。未诱导表达的BL21(DE3)/ pET30a-pma-W的全菌蛋白液体、诱导表达的BL21 (DE3)/pET30a-pma-W的全菌蛋白液体、含 蛋白上清液和含蛋白沉淀中均不含有大小为51kD的目的蛋白pma-his ;说明BL21 (DE3)/ pET30a-pma-W没有表达目的蛋白pma-his。诱导表达的大肠杆菌BL21 (DE3)的全菌蛋白液体 不含有大小为41kD的目的蛋白a-his;说明大肠杆菌BL21(DE3)没有表达目的蛋白a-his。菌 落形成单位(CFU)数量相同的诱导表达的BL21(DE3)/pET30a-a-Y和诱导表达的BL21(DE3)/ pET30a-a-W表达的菌体总蛋白质量相同（图1和图2)。
[0106] 4、a-his 的纯化
[0107] 将BL21(DE3)/pET30a-a-Y接种于含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基(在LB液体 培养基中加入卡那霉素至卡那霉素的浓度为50μg/ml得到的培养基）中，37°C，采用Thermo MaxQ6000型全温振荡器200rpm振荡培养至0D6QQ值至0D6Q()值（以含50μg/ml卡那霉素的LB液 体培养基为空白对照)达到0.6时，加入异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG)进行诱导表达。该 诱导表达是用〇.75mM的IPTG在16°C诱导13小时。
[0108] 取IPTG诱导表达13h后的菌液收集菌体沉淀。加入roS重悬沉淀，8000rpm/min离心 5min，弃掉上清液。向洗涤好的菌体沉淀中加入PBS，高压破碎菌体，裂解至菌液不再粘稠， 于4°C离心机中16000rpm/min离心30min，收集上清液(命名为含蛋白上清液），弃沉淀。将含 蛋白上清液用〇.22μπι滤膜过滤后上样至预先用溶液1(溶质及其浓度如下：20mM Tris、 150mM NaCl，溶剂是水，pH8.0的溶液)平衡好的镍柱。将镍柱接入AKTA机器上，分别用10个 柱体积的溶液1与10个柱体积的溶液2(溶质及其浓度如下：20mM Tris、150mM NaCl、50mM咪 唑，溶剂是水，PH8.0的溶液)清洗镍柱中的杂质蛋白，并在AKTA机器上监测蛋白峰。用溶液3 (溶质及其浓度如下：20mM Tris、150mM NaCl、300mM咪唑，溶剂是水，pH8.0的溶液)冲洗镍 柱挂在镍柱上的目的蛋白，并使用AKTA收集出现目的蛋白峰的洗脱样品，将该样品称为镍 柱纯化的α-his(图3)。
[0109] 将镍柱纯化的a-his用GE公司生产的Superdex200凝胶柱通过分子筛进一步纯化。 流动相使用溶液1。通过分子筛纯化后可以除去样品中的含有的大量咪唑，收集洗脱峰，得 到分子筛纯化的a-his蛋白（图5)，使用NanoDrop2000超微量分光光度计(ND2000)对得到的 蛋白的纯度进行定量分析。
[0110] 将纯化的α-his进行质谱分析其氨基酸序列，结果表明α-his的氨基酸序列如SEQ ID No .2所示。
[0111] 将 BL21(DE3)/pET30a-a-Y、BL21(DE3)/pET30a-pma-W 和大肠杆菌 BL21(DE3)(简称 受体菌)这三个菌株分别单独接种于含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基(在LB液体培养基 中加入卡那霉素至卡那霉素的浓度为50μg/ml得到的培养基）中，37°C，采用Thermo MaxQ6000型全温振荡器200rpm振荡培养至0D 6QQ值（以含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基 为空白对照)达到0.6时，取出1 mL菌液作为未诱导表达的菌液(对照），其余液体中加入异 丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG)进行诱导表达。上述三株菌的诱导表达均是用0.75mM的 IPTG在16°C诱导13小时。
[0112] 取诱导表达的菌液和未诱导表达的菌液用于蛋白表达形式分析。具体步骤为，取 lmL菌液置于1.5mL离心管中，做好标记，4°C条件下8000rpm/min离心30min，弃掉上清液，收 集菌体沉淀。加入lmL PBS重悬沉淀，8000rpm/min离心5min，弃掉上清液。向洗涤好的菌体 沉淀中加入200yL PBS，高压破碎菌体，裂解至菌液不再粘稠，得到全菌蛋白液体。将全菌蛋 白液体于4°C离心机中16000rpm/min离心30min，分别收集上清液(命名为含蛋白上清液)和 沉淀(命名为含蛋白沉淀），向含蛋白沉淀中加入50yL PBS重悬洗涤沉淀。向全菌蛋白液体、 含蛋白上清液和含蛋白沉淀中加入l〇yL 5 XSDS-PAGE loading Buffer，充分混匀后，置沸 水浴中煮沸5min，待样品冷却后，用掌式离心机瞬离。取6yL用于SDS-PAGE电泳分析。结果表 明BL21(DE3)/pET30a-a-Y表达的目的蛋白α-his以可溶性的形式存在于细菌破碎菌体的上 清液中，可溶性蛋白目的条带表达明显，上清液中杂质较少。通过对AKTA机器纯化洗脱条件 的优化，可以得到纯度更好的可溶性目的蛋白条带。进一步通过分子筛的纯化后，可以除去 蛋白样品中的含有的大量咪唑（图4)。通过分子筛的纯化后的可溶性蛋白可以作为诊断抗 原、制备成单克隆抗体或进一步对蛋白功能与构象关系进行研究。
[0113] 另外，按照上述方法，将pET28a( + )的限制性内切酶Nhel和Notl位点之间的序列替 换为SEQ ID No.l第151-1062位所示的α-Υ基因，保持pET28a( + )的其它序列不变，得到含有 α-Υ基因的重组表达载体，将该重组表达载体命名为pET28a-a-Y。将pET28a-a-Y转入大肠杆 菌BL21(DE3)感受态细胞，将得到的重组大肠杆菌命名为BL21(DE3)/pET28a-a-Y。将BL21 (DE3)/pET28a-a-Y接种于含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基(在LB液体培养基中加入卡 那霉素至卡那霉素的浓度为50μg/ml得到的培养基）中，37°C，采用Thermo MaxQ6000型全温 振荡器200rpm振荡培养至OD600值（以含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基为空白对照)达到 0.6时，取出lmL菌液作为未诱导表达的菌液(对照），其余液体中加入异丙基硫代-β-D-半乳 糖苷（IPTG)进行诱导表达。该诱导表达是用0.75mM的IPTG在16°C诱导13小时。取诱导表达 的菌液和未诱导表达的菌液按照上述方法进行蛋白表达形式分析。结果表明，未诱导表达 的BL21(DE3)/pET28a-a-Y全菌蛋白液体、诱导表达的BL21(DE3)/pET28a-a-Y全菌蛋白液 体、诱导表达的BL21(DE3)/pET28a-a-Y含蛋白上清液和诱导表达的BL21(DE3)/pET28a-a-Y 含蛋白沉淀中均没有目的蛋白的表达。可见，虽然采用同一种外源目的基因（α-Υ基因），在 不同的BL21(DE3)表达载体-pET28a( + )和pET30a( + )中，外源目的基因的表达情况相差很 大，将α-Υ基因通过pET30a( + )导入大肠杆菌BL21 (DE3)可获得α-Υ基因的高效可溶性表达， 将α-Υ基因通过pET28a( + )导入大肠杆菌BL21(DE3)中，α-Υ基因却没有表达。
[0114] 实施例2、a-his的动物免疫保护性试验
[0115] 1、抗产气荚膜梭菌疫苗的制备
[0116] 将实施例1中分子筛纯化的a-his蛋白用无菌roS溶解，得到a-his浓度为1000yg/ mL的a-his溶液，用于免疫。将a-his溶液与弗氏佐剂按1:1等体积混合，乳化制备油乳剂疫 苗，将其命名为首免疫苗。将a-his溶液与不完全弗氏佐剂按1:1等体积混合，乳化制备油乳 剂疫苗，将其命名为二免疫苗。
[0117] 取出从中国兽医药品监察所购买到的A型产气荚膜梭菌强毒株C57-10、B型产气荚 膜梭菌强毒株C58-5、C型产气荚膜梭菌强毒株C59-4、D型产气荚膜梭菌强毒株C60-11。在超 净工作台中，用75 %酒精棉球仔细擦拭保存菌种的安瓿瓶外壁，然后用砂轮在安瓶的上三 分之一处做一划痕，再用干燥的无菌纱布包裹安瓶将其掰开。吸取400yL厌氧肉肝汤液体培 养基反复吹打安瓶中的菌种，使冻干菌种溶解菌悬液。按照1:100的比例将菌悬液接种到含 有牛肉膏的厌氧肉肝汤的试管中，并在试管上层加盖l-2cm的液体石蜡隔绝空气。将接好菌 的试管放入厌氧培养箱，置37°C恒温培养箱中，培养16-24h后，观察细菌的生长情况。复苏 后的菌种经过涂片、染色、镜检，确认无误后传1-2代后使用，并将一部分菌种用30%的甘油 盐水-80°C冰箱保存。
[0118] 2、A型产气荚膜梭菌攻毒试验
[0119] 按照如下方法测试α-his对A型产气荚膜梭菌强毒株C57-10的抗性试验：
[0120]将30只体重在18-22g的雌性昆明小鼠，随机分成2组(攻毒剂量组20只，并设10只 小鼠的PBS对照组）。攻毒剂量组，首次免疫、第二次免疫与第三次免疫均采用皮下注射的方 法进行免疫，首次免疫用首免疫苗，第二次免疫与第三次免疫用二免疫苗，每次免疫剂量均 为0.2mL/只（α-his免疫剂量为100yg/只）；PBS对照组中的每只小鼠首次免疫、第二次免疫 与第三次免疫，皮下注射〇.2mL PBS。首次免疫之前，先对小鼠进行一次割尾采血，分离血 清，用作阴性对照血清。首次免疫后，间隔14d进行第二次免疫，二免后14d进行第三次免疫。 第三次免疫两周后每只攻毒剂量组小鼠和每只PBS对照组小鼠腹腔注射1.5 X 109cfu的A型 产气荚膜梭菌强毒株C57-10进行攻毒试验。自一免后开始，每组小鼠每周采血一次，每组采 5只，分离血清，于-80°C冰箱保存，用于检测抗体。采用间接ELISA检测免疫动物抗体水平， 具体方法如下：
[0121] 1)包被:将实施例1中分子筛纯化的a-his用0.05mol/L p Η 9.0的碳酸盐包被缓 冲液进行稀释，然后按1 〇〇μL7孔逐一加入ELISA板中，将加好的ELISA板置4°C冰箱中过夜；
[0122] 2)洗涤:从4°C冰箱中取出ELISA板，弃去板孔内的液体，并在滤纸上拍干，向每孔 加入200yL PBST置于洗板机中进行洗版，重复4次。
[0123] 3)封闭：向ELISA板的每个孔中加入100yL含有5%脱脂乳的PBST溶液，放入37°C温 箱孵育lh;
[0124] 4)洗涤：向每孔加入200yL PBST置于洗板机中进行洗版，重复4次；
[0125] 5)加待检血清:将待检血清按比例用灭菌ros进行稀释，每孔加100yL，同时设阴性 对照、阳性对照和空白对照孔，放入37°C温箱孵育lh;
[0126] 6)洗涤：向每孔加入200yL PBST置于洗板机中进行洗版，重复4次；
[0127] 7)酶标二抗结合:将HRP标记的羊抗鼠二抗用含有5%脱脂乳的PBS封闭缓冲液按 1:20 000-1:40000浓度稀释后，分别向每孔加入100yL，放入37°C温箱孵育lh;
[0128] 8)洗涤：向每孔加入200yL PBST置于洗板机中进行洗板，重复4次；
[0129] 9)显色反应:将新鲜配制的TMB显色液按lOOyL/孔加入到ELISA板的各个孔中，放 入37°C温箱避光显色15min;
[0130] 10)终止反应：向按照50yL/孔加入2mol/L的浓H2S〇4终止液，放入37°C温箱反应 5min，终止显色；
[0131 ] 11)读数:将终止显色的ELISA板放酶标仪中检测0D·的值。
[0132] 12)判定检测结果：用确定好的阴阳性临界值来判定检测结果。阳性临界值=阴性 样本的0D4 5Q平均值+3S(S为标准方差）。待检血清的效价为待检血清的0D值多阳性临界值时 所对应的血清稀释度。
[0133] 3、B型产气荚膜梭菌攻毒试验
[0134] 除了将A型产气荚膜梭菌强毒株C57-10替换为B型产气荚膜梭菌强毒株C58-5，攻 毒剂量调整为2 X 109cfu外，其它操作完全相同。
[0135] 4、C型产气荚膜梭菌攻毒试验
[0136] 除了将A型产气荚膜梭菌强毒株C57-10替换为C型产气荚膜梭菌强毒株C59-4，攻 毒剂量调整为1.5 X 108cfu外，其它操作完全相同。
[0137] 5、D型产气荚膜梭菌攻毒试验
[0138] 除了将A型产气荚膜梭菌强毒株C57-10替换为D型产气荚膜梭菌强毒株C60-11，攻 毒剂量调整为1.8 X 109cfu外，其它操作完全相同。
[0139] 攻毒剂量组和PBS对照组实验小鼠在三免二周后，分别使用各型产气荚膜梭菌 1MLD 100的剂量对小鼠进行攻毒，并于一周内观察和记录小鼠发病死亡情况。攻毒结果表 明，攻毒剂量组(免疫α-his)对各型产气荚膜梭菌的攻击均具有一定的免疫保护效果。攻毒 剂量组(免疫a-his)在抵抗A型产气荚膜梭菌攻击时的7天内的免疫保护率为100% (20只存 活，0只死亡），PBS对照组小鼠全部死亡；攻毒剂量组(免疫a-his)在抵抗B型产气荚膜梭菌 攻击时的免疫保护率为90% (18只存活，2只死亡），PBS对照组小鼠全部死亡；攻毒剂量组 (免疫a-his)在抵抗C型产气荚膜梭菌攻击时的免疫保护率为85% (17只存活，3只死亡）， PBS对照组小鼠全部死亡;攻毒剂量组(免疫a-hi s)在抵抗D型产气荚膜梭菌攻击时的免疫 保护率为90% (18只存活，2只死亡），而PBS对照组小鼠全部死亡。将纯化后的a-his作为诊 断抗原包被酶标板检测检测小鼠免疫抗原或者攻毒后的血清抗体，发现a-his作为诊断抗 原建立的检测方法均具有非常好的灵敏性与特异性。分别检测各实验组中小鼠初免后0-6 周的血清中抗体效价水平，结果表明a-his融合毒素蛋白免疫组抗体效价有明显升高，在二 免后抗体效价快速上升，三免后7-14天抗体效价达到峰值，最高抗体效价达1:128000。
[0140] 实施例3、a-his诱导表达条件的优化
[0141] 1、诱导温度和时间的优化
[0142] 将BL21(DE3)/pET30a-a-Y接种于含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基(在LB液体 培养基中加入卡那霉素至卡那霉素的浓度为50μg/ml得到的培养基）中，37°C，采用Thermo MaxQ6000型全温振荡器200rpm振荡培养至0D 6QQ值（以含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基 为空白对照)达到0.6时，加入异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG)分别进行下述6种诱导表 达。第一种诱导表达是用0.75mM的IPTG在37°C诱导1小时。第二种诱导表达是用0.75mM的 IPTG在37°C诱导2小时。第三种诱导表达是用0.75mM的IPTG在37°C诱导4小时。第四种诱导 表达是用〇.75mM的IPTG在37°C诱导5小时。第五种诱导表达是用0.75mM的IPTG在16°C诱导 13小时。第六种诱导表达是用0.75mM的IPTG在16°C诱导24小时。
[0143] 取lmL诱导后的重组菌液置于1.5mL离心管中，做好标记，4°C条件下8000rpm/min 离心30min，弃掉上清液，收集菌体沉淀。加入lmL PBS重悬沉淀，8000rpm/min离心5min，弃 掉上清液。向洗涤好的菌体沉淀中加入200此PBS，高压破碎菌体，裂解至菌液不再粘稠，得 到全菌蛋白液体。向全菌蛋白液体中加入1〇此5XSDS-PAGE loading Buffer，充分混勾 后，置沸水浴中煮沸5min，待样品冷却后，用掌式离心机瞬离。取6yL用于SDS-PAGE电泳分 析。结果表明BL21(DE3)/pET30a-a-Y在诱导温度为37°C，诱导时间在l_4h的条件下，a-his 蛋白表达量随时间延长逐渐上升，5h诱导条件下蛋白表达量有所下降。但是随着诱导温度 的降低，a-his表达量也有所增加，当诱导温度降低至16°C，时间为诱导13h时，a-his表达量 达到最高，目的蛋白a-hi s占全菌总蛋白的90 %。继续培养至24h，a-hi s的表达量略有下降， 因此，通过实验验证BL21(DE3)/pET30a-a-Y的最佳诱导温度为16°C，诱导时间为13-24h。
[0144] 2、IPTG浓度的优化
[0145] 将BL21(DE3)/pET30a-a-Y接种于含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基(在LB液体 培养基中加入卡那霉素至卡那霉素的浓度为50μg/ml得到的培养基）中，37°C，采用Thermo MaxQ6000型全温振荡器200rpm振荡培养至0D6QQ值（以含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基 为空白对照)达到0.6时，加入异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG)分别进行下述6种诱导表 达。第一种诱导表达是用O.lmM的IPTG在16°C诱导13小时。第二种诱导表达是用0.3mM的 IPTG在16°C诱导13小时。第三种诱导表达是用0.5mM的IPTG在16°C诱导13小时。第四种诱导 表达是用〇.75mM的IPTG在16°C诱导13小时。第五种诱导表达是用ImM的IPTG在16°C诱导13 小时。第六种诱导表达是用OmM的IPTG在16 °C诱导13小时。
[0146] 取lmL诱导后的重组菌液置于1.5mL离心管中，做好标记，4°C条件下8000rpm/min 离心30min，弃掉上清液，收集菌体沉淀。加入lmL PBS重悬沉淀，8000rpm/min离心5min，弃 掉上清液。向洗涤好的菌体沉淀中加入200此PBS，高压破碎菌体，裂解至菌液不再粘稠，得 到全菌蛋白液体。将全菌蛋白液体于4 °C离心机中16000rpm/min离心30min，收集上清液(命 名为含蛋白上清液），向含蛋白上清液中加入l〇yL 5 XSDS-PAGE loading Buffer，充分混 匀后，置沸水浴中煮沸5min，待样品冷却后，用掌式离心机瞬离。取6yL用于SDS-PAGE电泳分 析。结果表明α-his在不同浓度的IPTG诱导下，表达量也有所不同。α-his表达量与加入IPTG 浓度在〇. 1-0.75mM之间呈递增关系。当IPTG诱导浓度为ImM时，蛋白表达量有所减少，这可 能与IPTG本身的毒性有关。因此选择IPTG浓度0.75mM为最佳诱导浓度。
[0147] 3、诱导时间的优化
[0148] 将BL21(DE3)/pET30a-a-Y接种于含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基(在LB液体 培养基中加入卡那霉素至卡那霉素的浓度为50μg/ml得到的培养基）中，37°C，采用Thermo MaxQ6000型全温振荡器200rpm振荡培养至0D 6QQ值（以含50μg/ml卡那霉素的LB液体培养基 为空白对照)达到0.6时，加入异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG)分别进行下述2种诱导表 达。第一种诱导表达是用0.75mM的IPTG在16°C诱导13小时。第二种诱导表达是用0.75mM的 IPTG在16°C诱导16小时。
[0149] 取lmL诱导后的重组菌液置于1.5mL离心管中，做好标记，4°C条件下8000rpm/min 离心30min，弃掉上清液，收集菌体沉淀。加入lmL PBS重悬沉淀，8000rpm/min离心5min，弃 掉上清液。向洗涤好的菌体沉淀中加入200此PBS，高压破碎菌体，裂解至菌液不再粘稠，得 到全菌蛋白液体。
[0150] 向全菌蛋白液体中加入10yL 5 XSDS-PAGE loading Buffer，充分混匀后，置沸水 浴中煮沸5min，待样品冷却后，用掌式离心机瞬离。取6yL用于SDS-PAGE电泳分析。
[0151] 结果表明BL21(DE3)/pET30a-a-Y在诱导温度为16°C，诱导时间在13h与16h的条件 下，目的蛋白a-his表达量变化不大，此时表达的蛋白几乎均为可溶性蛋白，沉淀中的不溶 性包涵体蛋白几乎没有表达。当诱导温度为16°C，诱导时间在13h与16h的条件下表达的可 溶性目的蛋白纯度较高，表达量接近。因此，通过实验验证，进一步确定了重组菌的最佳诱 导温度为16°C，诱导时间为13_16h。
【主权项】
1. 制备重组α蛋白的方法，包括使重组α蛋白的编码基因在生物中进行表达得到所述重 组α蛋白的步骤;所述生物为微生物、植物或非人动物； 所述重组α蛋白为a)或b)或c)或d): a) 由SEQ ID No.2的氨基酸序列组成的蛋白质； b) 由SEQ ID No.2第51-353位所示的氨基酸序列组成的蛋白质； c) 在a)或b)所示的蛋白质的羧基端或/和氨基端融合蛋白标签得到的融合蛋白； d) 将SEQ ID No. 2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/ 或添加得到的可溶性蛋白质。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述使重组α蛋白的编码基因在生物中进 行表达包括将所述重组α蛋白的编码基因导入受体微生物，得到表达所述重组α蛋白的重组 微生物，培养所述重组微生物，表达得到所述重组α蛋白。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于:所述受体微生物为Cl )_C4)中的任一种： C1)原核微生物； C2)革兰氏阴性细菌； C3)埃希氏菌属细菌； C4)大肠杆菌BL21(DE3)。4. 根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于:所述蛋白质的编码基因为如下1) 或2)或3)或4)所示的基因： 1) 编码序列是SEQ ID No.l所示的DNA分子； 2) 编码序列是SEQ ID No. 1的第151-1062位所示的DNA分子； 3) 与1)或2)限定的DNA分子具有90%以上的同一性且编码所述重组α蛋白。5. 根据权利要求2-4中任一所述的方法，其特征在于:所述重组微生物为将pET30a-a-Y 导入大肠杆菌BL21(DE3)得到的表达氨基酸序列是SEQ ID No.2的重组α蛋白的重组微生 物，所述重组微生物命名为BL21(DE3)/pET30a-a-Y，所述pET30a-a-Y为将载体pET30a( + )的 BamHI和Xhol位点之间的序列替换为SEQ ID No. 1第151-1062位所示的DNA片段得到的重组 载体。6. 根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于:所述表达为诱导表达。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于:所述诱导表达是用0.75mM的IPTG在16 °C诱 导13-16小时或13-24小时或13小时或16小时。8. 下述任一种产品： P1)重组α蛋白，所述重组α蛋白为a)或b)或c)或d): a) 由SEQ ID No.2的氨基酸序列组成的蛋白质； b) 由SEQ ID No.2第51-353位所示的氨基酸序列组成的蛋白质； c) 在a)或b)所示的蛋白质的羧基端或/和氨基端融合蛋白标签得到的融合蛋白； d) 将SEQ ID No. 2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/ 或添加得到的可溶性蛋白质； P2)与所述重组α蛋白相关的生物材料，所述生物材料为下述B1)至B16)中的任一种： Β1)编码所述重组α蛋白的核酸分子； Β2)含有Β1)所述核酸分子的表达盒； B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体； B4)含有B2)所述表达盒的重组载体； B5)含有B1)所述核酸分子的重组微生物； B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物； B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物； B8)含有Μ)所述重组载体的重组微生物； Β9)含有Β1)所述核酸分子的转基因动物细胞系； Β10)含有Β2)所述表达盒的转基因动物细胞系； Β11)含有Β3)所述重组载体的转基因动物细胞系； Β12)含有Μ)所述重组载体的转基因动物细胞系； Β13)含有Β1)所述核酸分子的转基因植物细胞系； Β14)含有Β2)所述表达盒的转基因植物细胞系； Β15)含有Β3)所述重组载体的转基因植物细胞系； Β16)含有M)所述重组载体的转基因植物细胞系； Ρ3)预防动物产气荚膜梭菌感染的疫苗，其含有所述重组α蛋白或所述生物材料。9. 根据权利要求8所述的产品，其特征在于:所述重组α蛋白按照权利要求1-7中任一所 述的方法制备； 所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因： 1) 编码序列是SEQ ID No.l所示的DNA分子； 2) 编码序列是SEQ ID No. 1的第151-1062位所示的DNA分子； 3) 与1)或2)限定的DNA分子具有90%以上的同一性且编码权利要求1所述蛋白质的DNA 分子； 所述重组载体为权利要求5中所述pET30a-a-Y; 所述重组微生物为El)或E2): E1)所述重组微生物为将所述重组α蛋白的编码基因导入受体微生物，得到表达所述重 组α蛋白的重组微生物，所述受体微生物为Cl )_C4)中的任一种： C1)原核微生物； C2)革兰氏阴性细菌； C3)埃希氏菌属细菌； C4)大肠杆菌BL21(DE3); 所述重组微生物为将权利要求5中所述BL21 (DE3 )/pET30a-a-Y; 所述预防动物产气荚膜梭菌感染的疫苗的活性成分为所述重组α蛋白或所述生物材 料。10. 下述任一种应用： Y1)权利要求8或9中所述重组α蛋白在制备抗产气荚膜梭菌疫苗中的应用； Y2)权利要求8或9中所述生物材料在制备抗产气荚膜梭菌疫苗中的应用； Y3)权利要求1-7中任一所述的方法在制备抗产气荚膜梭菌疫苗中的应用； Y4)权利要求8或9中所述重组α蛋白在制备产气荚膜梭菌病诊断抗原中的应用； Y5)权利要求8或9中所述重组α蛋白在制备单克隆抗体中的应用。
【文档编号】C12N15/85GK106008684SQ201610304595
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】宋晓晖, 孙雨, 翟新验, 胡冬梅
【申请人】中国动物疫病预防控制中心