SARS病毒S和N蛋白抗原表位的基因合成、融合表达及纯化鉴定

通过计算机分析SARS病毒N蛋白和S蛋白的氨基酸序列 ,初步确定含强抗原表位的N蛋白片段和S蛋白片段 ,共 5 6 0个氨基酸。选择真核和原核生物均偏爱的密码子 ,化学合成全新的SARS病毒N蛋白片段和S蛋白片段的基因序列 ,利用基因工程技术将两个基因片段串联 ,克隆至质粒Pet2 8a(+)内的NcoⅠ/EcoRⅠ位点 ,表达S蛋白片段和N蛋白片段的融合蛋白。将重组质粒转化大肠杆菌BL21(DE3) ,筛选获得了高效表达SARS病毒S蛋白片段和N蛋白片段融合蛋白的工程菌 ,表达的SARS病毒的融合蛋白约占菌体蛋白总量的 30 %左右 ,部分以可溶性形式存在。经离子交换柱和反相高压液相纯化获得了表达的融合蛋白 ,经初步鉴定 ,显示该融合蛋白有较好的抗原性和特异性.     

SARS 冠状病毒 S 蛋白受体结合结构域的表达及其表位作图

严重急性呼吸综合征 (SARS) 是一种新出现的人类传染病,该病的病原是 SARS 冠状病毒 (SARS-CoV). S 蛋白是 SARS 冠状病毒的一种主要结构蛋白,它在病毒与宿主细胞受体结合以及诱导机体产生中和抗体中起重要作用 . 研究表明 S 蛋白与受体结合的核心区域为第 318 ~ 510 氨基酸残基的片段 . 首先克隆并用 pGEX-6p-1 载体融合表达了该受体结合结构域,并且通过蛋白质印迹分析表明,该受体结合结构域融合蛋白能被 SARS 康复患者血清和 S 蛋白特异的单克隆抗体所识别 . 为了对这一区域进行抗原表位作图,进一步设计了一套 23 个覆盖受体结合结构域的长 16 个氨基酸残基的部分重叠短肽,并进行了 GST 融合表达 . 用免疫动物血清和单克隆抗体 D3D1 对 23 个融合蛋白进行蛋白质印迹和 ELISA 免疫反应性分析,结果鉴定出两个抗原表位 SRBD3(F334PSVYAWERKKISNCV349) 和表位 D3D1 (K447LRPFERDI455). 其结果对进一步分析 S 蛋白结构与功能以及诊断试剂和基因工程疫苗的研究有一定意义 .     

SARS-CoV-2 N蛋白不同片段制备及其在荧光层析中的应用

表达纯化新型冠状病毒核衣壳 (N) 蛋白不同片段,建立新冠病毒总抗体荧光免疫层析方法并评价不同蛋白片段对该方法的影响。利用生物信息学技术对N蛋白序列进行分析、合成及原核表达、纯化,制备不同N蛋白片段;采用1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺 (1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride,EDC) 法荧光微球偶联抗原建立夹心荧光层析抗体检测方法,并分别进行性能评价。在制备的4个N蛋白片段中优选出全长N蛋白 (N419) 包被,N412加入0.5 mol/L NaCl进行标记作为最优组合;删掉N抗原N端第91–120位氨基酸 (N412) 可减少87.5%的非特异性干扰;线性范围为0.312–80 U/L,最低检出限为0.165 U/L,准确度在95%以上。优选配对N蛋白片段建立的新冠病毒总抗体荧光免疫层析检测方法,与广州万孚试纸条对比总符合率为98%,有望用于新型冠状病毒的辅助检测,同时为新冠抗体检测试剂性能的提升提供实验依据和借鉴。     

SARS冠状病毒S蛋白噬菌体抗原库的构建及筛选

本研究旨在构建SARS冠状病毒S蛋白特异性噬菌体抗原库,并用于鉴定抗S蛋白单克隆抗体的抗原表位。首先采用PCR技术扩增出SARS冠状病毒S蛋白的全基因,以DNaseI将其随机酶切成50～500bp不同大小的DNA片段。然后将DNA片段平末端化并连接到经过改造的噬菌体表达载体pComb3XSS,经电转化大肠杆菌XL1-Blue和辅助噬菌体感染获得S蛋白的特异性噬菌体抗原库。利用两个抗S蛋白单克隆中和抗体(S-M1和S-M2)对S蛋白抗原库进行富集和筛选。结果表明,我们成功构建库容量为5.7×106的S蛋白噬菌体抗原库。通过对S-M1和S-M2的有效富集和筛选,分别得到14个和15个阳性克隆,序列分析初步揭示了抗体的抗原表位。因此,S蛋白噬菌体抗原库的构建为鉴定S蛋白的抗原表位提供了重要的技术平台,对研发SARS疫苗和诊断试剂具有重要的科学意义和应用价值。     

汉滩病毒S基因的分段表达及其线性和构象型抗原表位分析

构建汉滩病毒76—118N蛋白及其分别从N-端和C-端缺失的共6个突变体,在大肠杆菌BL-21中进行表达,并对其中一些蛋白进行了纯化。通过Western blot、酶联免疫吸附试验(ELISA)进行汉滩病毒N蛋白的抗原表位分析,N蛋白及6个缺失突变体都与组特异性抗体L13F3呈阳性反应,而缺失突变体与型特异性抗体AH30呈阴性反应。构建汉滩病毒76—118N蛋白及其6个缺失突变体的真核表达载体,并在COS-7细胞中进行表达。通过间接免疫荧光试验(IFA)进行汉滩病毒N蛋白的抗原表位分析,病人血清与真核表达的N蛋白及6个缺失突变体呈阳性反应。而仅有N蛋白及缺失N端1～30位氨基酸序列的NPN30与型特异性抗体AH30呈阳性反应。证实组特异性抗体L13F3结合的抗原表位位于N端1～30位氨基酸;而C端抗原表位对于型特异性抗体AH30与N蛋白的识别和结合具有重要意义,缺失N端100位氨基酸序列可能破坏羧基端构象型表位,也可以影响N蛋白与AH30的结合。     

SARS病毒与其他冠状病毒的基因组比较

本文利用生物信息学方法比较SARS病毒和其他冠状病毒基因组.通过数据库搜索,找出与SARS病毒基因组相似的核酸或蛋白质序列,并对相似序列进行比对,分析它们的共性和差异.结果表明,SARS病毒在基因组的组织上及结构蛋白质方面与现有冠状病毒有比较大的相似性,SARS病毒基因组与冠状病毒基因组相关.但是,SARS病毒基因组还存在一些特异性序列,ORF1a和S蛋白(特别是S1)的变化以及SARS-CoV特异性的非结构蛋白可能是SARS发病机理与传染特性区别于其他冠状病毒的分子基础.在全基因组水平上进行核酸单词出现频率分析,结果表明,SARS病毒远离已知的其他冠状病毒,单独成为一类.     

北京地区传播的SARS冠状病毒N区基因变异分析

SARS冠状病毒的N蛋白具有很强的免疫原性 ,是机体产生特异性体液反应主要针对的靶分子之一。收集并提取了我院收治的北京地区 1 2位确诊SARS患者的病毒RNA样本 ,用反转录巢式聚合酶链式反应分 3个片段扩增出N基因全序列 ,用pGEM T载体克隆后进行DNA序列分析。结果发现 ,在 1 2条病毒N基因序列中 ,与北京地区最早报告的BJ0 1株SARS冠状病毒N基因序列相比 ,有 3个核苷酸替换 ,分布于 2个序列位点 ,分别为 2 841 7G→C(aa1 0 6S→T)和 2 8433C→T(aa1 1 1F→F同义突变 ) ,均为新发现的变异位点。结果表明 ,北京地区传播的SARS冠状病毒N基因存在变异序列 ,但发生频率较低 ,提示N基因的结构稳定对病毒的生存较为重要。     

重组痘病毒表达SARS冠状病毒纤突蛋白及其免疫原性分析

对牛痘病毒弱毒株表达的SARS冠状病毒纤突蛋白(Spike protein,S)的免疫原性进行分析与比较.以减毒痘病毒(WR株)为载体重组了SARS冠状病毒全长S基因(rWR-SARS-S).SDS-PAGE和Western blot试验表明,迁移率约为190kD的重组SARS S蛋白可在HeLa细胞中表达,而且可以被鸡抗SARS全病毒高免血清识别,具有特异免疫反应原性.进一步研究表明,rWR-SARS-S感染的细胞在IFA试验中可与鸡抗SARS的高免血清发生特异反应,具有良好的敏感性和特异性.以104PFU的rWR-SARS-S免疫BALB/c小鼠产生的抗体在间接ELISA试验中可以被S蛋白识别,产生特异抗原抗体反应.利用痘病毒表达的SARS冠状病毒S蛋白具有良好的抗原性和生物学活性,可替代SARS冠状病毒全病毒,为研究安全、敏感和特异的重组诊断抗原奠定了重要基础.     

重组SARS病毒N蛋白可与SARS患者血清发生特异反应

N蛋白是SARS CoV病毒基因组编码病毒核衣壳蛋白 ,它不同于现已知的任何蛋白质 .对它的深入研究对揭示SARS -CoV的致病机理和疫苗及诊断试剂的研制有重要意义 .灭活的病毒经逆转录后 ,用根据已知的病毒的基因组序列所设计的引物PCR扩增N蛋白基因 .扩增出的基因经序列分析表明和已知的序列完全一致 ,共编码 4 2 2个氨基酸残基 .将N蛋白基因克隆入原核表达载体pET2 8a构建成表达质粒pET2 8a N .表达质粒转化大肠杆菌BL2 1 (DE3) ,并用IPTG诱导后 ,获得了高表达N蛋白的重组菌株 .目的蛋白经一步金属离子螯合层析纯化后获得了纯度超过 90 %的样品 .Western印迹及ELISA分析表明 ,SARS患者体内有特异性的针对N蛋白的抗体 ,并具有较高的特异性 .这为临床上诊断SARS患者提供了新方法 ,并为SARS疫苗的研制提供了研究思路     

SARS-CoV核衣壳蛋白的表达与免疫研究

依据GenBank中SARS基因组序列,采用人工合成的方法合成编码SARS病毒N蛋白的全基因(1296bp)序列,再与设计的CTL特异性表位基因(195bp)重组后,克隆到pET-28a(+)质粒中,重组质粒转化到大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达.利用SARS患者恢复期阳性血清,鉴定表达蛋白.进一步纯化后免疫马,并用ELISA方法检测血清抗体效价.结果显示SDS-PAGE表明所表达的蛋白相对分子质量约为55000 Da,与预计大小相符;Westernblot显示表达的蛋白具有良好的抗原性和特异性.对表达蛋白形成的包涵体进行洗涤,得到的蛋白纯度可达到70.1%.切胶纯化免疫马后,获得的抗SARS抗体滴度达12560.为亚单位疫苗研制和精制抗SARS抗体免疫制剂提供基础.     

Antigenicity and receptor-binding ability of recombinant SARS coronavirus spike protein

Severe acute respiratory syndrome (SARS) is an emerging infectious disease associated with a novel coronavirus and causing worldwide outbreaks. SARS coronavirus (SARS-CoV) is an enveloped RNA virus, which contains several structural proteins. Among these proteins, spike (S) protein is responsible for binding to specific cellular receptors and is a major antigenic determinant, which induces neutralizing antibody. In order to analyze the antigenicity and receptor-binding ability of SARS-CoV S protein, we expressed the S protein in Escherichia coli using a pET expression vector. After the isopropyl-beta-D-thiogalactoside induction, S protein was expressed in the soluble form and purified by nickel-affinity chromatography to homogeneity. The amount of S protein recovered was 0.2-0.3mg/100ml bacterial culture. The S protein was recognized by sera from SARS patients by ELISA and Western blot, which indicated that recombinant S protein retained its antigenicity. By biotinylated ELISA and Western blot using biotin-labeled S protein as the probe, we identified 130-kDa and 140-kDa proteins in Vero cells that might be the cellular receptors responsible for SARS-CoV infection. Taken together, these results suggested that recombinant S protein exhibited the antigenicity and receptor-binding ability, and it could be a good candidate for further developing SARS vaccine and anti-SARS therapy.     

Calreticulin as a hydrophilic chimeric molecular adjuvant enhances IgG responses to the spike protein of severe acute respiratory syndrome coronavirus

Fragment 450-650 of the spike (S) protein (S450-650) of severe acute respiratory syndrome-associated coronavirus (SARS-CoV) contains epitopes capable of being recognized by convalescent sera of SARS patients. Vaccination of mice with recombinant S450-650 (rS450-650) can induce Abs against SARS-CoV, although the titer is relatively low. In the present study, a fusion protein linking a fragment (residues 39-272) of murine calreticulin (CRT) to S450-650 in a prokaryotic expression system was created. Compared with target antigen alone, the recombinant fusion product (rS450-650-CRT) has much improved hydrophilicity and immunogenicity. The S450-650-specific IgG Abs of BALB/c mice subcutaneously immunized with rS450-650-CRT were in substantially higher titer (approximately fivefold more). Furthermore, the fusion protein, but not rS450-650 alone, was able to elicit S450-650-specific IgG responses in T cell deficient nude mice. Given that rCRT/39-272 can drive the maturation of bone-marrow-derived dendritic cells, directly activate macrophages and B cells, and also elicit helper T cell responses in vivo, we propose that fragment 39-272 of CRT is an effective molecular adjuvant capable of enhancing target Ag-specific humoral responses in both a T cell-dependent and independent manner. Fusion protein rS450-650-CRT is a potential candidate vaccine against SARS-CoV infection.     

SARS—CoV N蛋白与病毒mRNA相互作用的初步研究

SARS冠状病毒(SARS-CoV)是一种新型的冠状病毒,其基因组大小约为30,000 nt,为单股正链RNA。病毒基因中的1-72个核甘酸为前导序列。核衣壳(Nucleocapsid,N)蛋白是冠状病毒的主要结构蛋白,它在病毒基因转录,翻译以及病毒颗粒包装中起重要作用。在本研究中,我们通过PCR的方法从SARS-CoV cDNA中克隆N基因,将基因克隆到大肠杆菌表达载体中,经表达纯化获得大量重组蛋白,通过亲和层析和凝胶过滤层析获得高纯度的N蛋白。同时构建前导RNA的转录模板,经体外转录得到地高辛标记的RNA。使用Northwestern分析技术,我们证实纯化的N蛋白在体外可以与RNA发生特异性的结合。N蛋白与病毒RNA的结合特性及其在病毒生活周期中的所起作用的初步研究,为下一步设计出有效的阻断病毒周期从而达到抗病毒目的的药物或疫苗奠定了基础。     

SARS冠状病毒M蛋白的原核表达及其DNA疫苗构建

为探讨SARS-CoV的M蛋白的免疫学特性以及M蛋白作为SARS-CoV病毒疫苗组分的可行性和必要性.分别用pET-15b和pET-22b在大肠杆菌中表达SARS-CoV的M蛋白,亲和层析纯化后作为抗原应用.同时,将M蛋白的编码基因克隆进分泌型真核表达载体pSecTagB中得到重组质粒pSecM作为DNA疫苗,免疫BALB/c小白鼠、制备SARS-CoV M蛋白的抗血清.并用纯化后的M蛋白建立的SARS-CoV M抗体ELISA检测技术研究所构建的M-DNA疫苗的免疫效果.结果表明:两种重组M蛋白在大肠杆菌中均以可溶性形式得到高效表达,经与华大产的用灭活SARS全病毒制备的SARS-CoV抗体ELISA检测试剂盒比较实验,证明该原核表达的重组M蛋白能与SARS确诊病人血清以及M-DNA免疫鼠血清发生特异性抗原抗体反应.这两种重组M蛋白有可能作为抗原组分用于临床SARS-CoV检测中;所构建的SARS-CoV的M基因核酸疫苗能在小鼠体内产生特异性抗体,提示M蛋白在SARS-CoV疫苗尤其是组分疫苗的研制中应加以考虑,为DNA疫苗的开发提供了依据.     

Prokaryotic expression, refolding, and purification of fragment 450-650 of the spike protein of SARS-coronavirus

The spike (S) glycoprotein is one of the major structure proteins of SARS-associated coronavirus (CoV). Fragment 450-650 (S450-650) of the S protein contains receptor-binding domain and neutralizing epitopes. In this study, S450-650 was expressed with a histidine tag in Escherichia coli BL21. Bacterial inclusion bodies containing the recombinant S450-650 were solubilized with 8 M urea and then applied onto a Ni-nitrilotriacetic acid column. On-column refolding and purification was performed. Reduced glutathione and oxidized glutathione were included in the refolding buffer. In the wash and elution buffers, glycerol and glucose were necessary additives to prevent protein aggregation during purification. This refolding and purification procedure allowed production of S450-650 at up to 500 microg/ml in soluble form, which maintained appropriate antigenicity and immunogenicity. It was able to induce strong IgG responses in BALB/c mice. In Western blot assays, the recombinant S450-650 was recognized by monoclonal Ab against the His-tag and also sera from a convalescent SARS patient. S450-650-based ELISA system was able to detect anti-SARS-CoV IgG Abs in patient sera.     

SARS-CoV N蛋白与人冠状病毒HCoV-OC43和HCoV-229E的交叉反应表位及特异表位的确定

为确定SARS-CoV N蛋白的特异抗原表位,对3种人冠状病毒SARS-CoV、HCoV-OC43和HCoV-229E N蛋白之间的交叉免疫反应进行了系统研究。构建了分别表达SARS-CoV、HCoV-OC43和HCoV-229E N蛋白的重组痘苗病毒,并制备了相应的小鼠免疫血清。用间接免疫荧光方法,检测了3种N蛋白的表达及其与3种冠状病毒免疫动物血清和SARS病人恢复期血清之间的反应。与此同时,用Western blot方法分析了原核表达的39个不同区段的SARS-CoV N蛋白与3种冠状病毒动物免疫血清和SARS病人恢复期血清之间的交叉反应性。免疫荧光检测结果表明,SARS-CoV、HCoV-OC43和HCoV-229E3种病毒的N蛋白在重组痘苗病毒感染的HeLa细胞中均可以特异表达;3种N蛋白之间存在明显交叉免疫反应。Western blot结果显示,SARS-CoV N蛋白的表位主要位于30~60aa、170~184aa、301~320aa和360~422aa;与HCoV-OC43的交叉反应表位主要位于30~60aa、90~120aa、204~214aa和320~360aa;与HCoV-229E的交叉反应表位主要位于30~60aa、150~160aa和301~360aa。含SARS-CoV N蛋白特异表位的重组肽N155b(60~214aa)和N185(30~214aa)只与SARS病人恢复期血清和灭活SARS-CoV免疫小鼠的血清反应,而不与灭活HCoV-OC43和HCoV-229E免疫的山羊血清产生交叉反应。上述结果为使用SARS-CoV N蛋白抗原进行特异诊断试剂的研究,提供了重要的实验依据。     

DNA vaccine of SARS-Cov S gene induces antibody response in mice

The spike (S) protein, a main surface antigen of SARS-coronavirus (SARS-CoV), is one of themost important antigen candidates for vaccine design. In the present study, three fragments of the truncated S protein were expressed in E. coli, and analyzed with pooled sera of convalescence phase of SARS patients. The full length S gene DNA vaccine was constructed and used to immunize BALB/c mice. The mouse serum IgG antibody against SARS-CoV was measured by ELISA with E. coli expressed truncated S protein or SARS-CoV lysate as diagnostic antigen. The results showed that all the three fragments of S protein expressed by E. coli was able to react with sera of SARS patients and the S gene DNA candidate vaccine could induce the production of specific IgG antibody against SARS-CoV efficiently in mice with seroconversion ratio of 75% after 3 times of immunization. These findings lay some foundations for further understanding the immunology of SARS-CoV and developing SARS vaccines.     

Profiles of IgG antibodies to nucleocapsid and spike proteins of the SARS-associated coronavirus in SARS patients

To evaluate humoral immunity against the SARS-associated coronavirus (SARS-CoV), we studied the profiles of IgG antibodies to the nucleocapsid (N) and spike (S) proteins of SARS-CoV. Serum specimens from 10 SARS patients were analyzed by Western blotting and an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) using purified recombinant N and truncated S (S1, S2, and S3) proteins as antigens. Western blotting results demonstrated that 100% of the SARS patients tested positive for N protein-specific antibodies, 50% for S1 protein-specific antibodies, 30% for S2 protein-specific antibodies, and 70% for S3 protein-specific antibodies. The ELISA results, which showed positive rates of IgG reactivity against recombinant proteins N, S1, S2, and S3, were, respectively, 28.57, 14.29, 14.29, and 14.29% at week 1, 77.78, 55.56, 44.44, and 66.67% at week 2, 100, 75, 75, and 87.5% at week 3, and 100, 77.78, 77.78, and 88.89% after 3 weeks. The average titers of IgG against recombinant proteins N, S1, S2, and S3 were, respectively, 691, 56, 38, and 84 after 3 weeks. These results suggest that the recombinant proteins N and S3 are potentially useful antigens for a serological diagnosis of SARS. In consideration of possible cross-reactivity among N proteins of SARS-CoV and other coronaviruses, immunoassays using recombinant N protein in combination with S3 as antigens might improve the specificity of SARS diagnoses.     

重组SARS冠状病毒M蛋白的表达、纯化及鉴定

SARS冠状病毒是人的严重急性呼吸综合征的病原体。根据对其他种类冠状病毒的研究结果 ,膜蛋白 (M蛋白 )是病毒主要的结构蛋白 ,重组M蛋白可被用来作为抗原检测对应冠状病毒的感染和制备疫苗。SARS病毒M蛋白基因克隆到原核表达载体pMAL cRI中 ,利用N端和C端分别融合麦芽糖结合蛋白 (maltosebindingprotein和MxeGyrAinteinCBD的策略 ,在大肠杆菌中初步表达了重组M蛋白 ,并通过Western印迹和质谱对蛋白质进行了鉴定。重组蛋白质经亲和层析得到了部分纯化 ,纯化后的蛋白质将用于功能研究与诊断试剂盒的研制。