结核分枝杆菌Rv3369基因的表达和纯化

在大肠杆菌中高效表达结核分枝杆菌Rv3369蛋白,获得纯化的重组蛋白rRv3369。通过聚合酶链反应(Polymerase chain reaction,PCR)扩增Rv3369基因;以质粒pET28a为表达载体,构建重组质粒,转化大肠杆菌BL21(DE3);以异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达目的蛋白,通过SDS-PAGE鉴定rRv3369在大肠杆菌中的表达,确定rRv3369在大肠杆菌中的表达形式;采用Ni-NTA His.Bind Resin来纯化重组蛋白。重组质粒pET28a-Rv3369中目的基因测序结果与报道序列相同。分子量约19.5kDa,表达量约占菌体总蛋白的18%,纯化后的重组蛋白样品经SDS-PAGE和激光密度扫描分析表明其纯度为90%以上,每100mL培养菌可获得1.56mg左右的重组蛋白。用亲和层析法纯化的重组蛋白纯度较好。     

结核分枝杆菌Rv1168c蛋白的基因表达、纯化及结构分析

【目的】应用原核表达体系对结核分枝杆菌PPE蛋白家族Rv1168c进行高效表达,进一步进行蛋白纯化和结构分析。【方法】以结核分枝杆菌H37Rv基因组为模板,扩增Rv1168c基因,构建pET32a-Rv1168c重组质粒;转化重组质粒到大肠杆菌DH5α并在BL21(DE3)诱导表达,通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺电泳(SDS-PAGE)鉴定Rv1168c在大肠杆菌中的表达情况;Ni-NTAHis﹡Bind Resin纯化重组蛋白Rv1168c;SDS-PAGE和质谱分析测定相对分子量后,用圆二色光谱(CD)和同源模建方法分析和检测重组蛋白Rv1168c的二级和三级结构。【结果】成功克隆了971bp的目的基因Rv1168c,并获得了高纯度的重组蛋白Rv1168c。重组蛋白的分子量为51.5kDa(含载体蛋白)。25℃时重组蛋白Rv1168c的二级结构包括34.4%α螺旋,33.7%β转角,31.9%无规则卷曲,它的三维模型显示为(β/α)5结构。【结论】成功得到高纯度的重组目的Rv1168c蛋白,并初步进行了结构分析,为进一步对Rv1168c结构和功能研究奠定了基础。     

结核分枝杆菌Rv0081基因编码蛋白的生物信息学分析

运用生物信息学分析软件预测结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）Rv0081蛋白的生物学特征及筛选潜在的优势抗原表位。 从NCBI数据库获取Mtb Rv0081蛋白的氨基酸序列，利用生物信息学分析软件ProtParam、ProtScale及TMPRED分析Rv0081蛋白的理化性质及亲疏水性；TMHMM、SignalP-5.0 Server预测蛋白的跨膜区及信号肽；NetNGlyc-1.0 Server、NetPhos 3.1 Server分别预测蛋白的糖基化位点及磷酸化位点；STRING预测能与Rv0081相互作用的蛋白；分别运用SOPMA、SWISS-MODEL预测蛋白的二、三级结构；综合运用softberry、WoLF PSORT预测蛋白的亚细胞定位；运用DNAStar预测蛋白的B细胞抗原表位；综合运用SYFPEITHI、NetCTL 1.2 Server、Net MHC pan 4.1 server预测蛋白的CTL细胞抗原表位；综合运用SYFPEITHI、Net MHCII pan 4.0 server预测蛋白的Th细胞抗原表位。 结果表明，Rv0081蛋白由114个氨基酸组成，相对分子质量为12 356.32，亚细胞定位于细胞质中，为稳定的疏水性蛋白，无跨膜区和信号肽，含有1个糖基化位点及9个磷酸化位点；二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成，结构较松散；与hycE、hycP、Rv0088、Rv0083、hycD、hycQ、Rv0082、devR、Rv0080及Rv0079蛋白存在相互作用关系；综合分析各软件预测结果筛选出6个优势B细胞抗原表位、6个优势CTL细胞抗原表位及7个优势Th细胞抗原表位。Mtb Rv0081蛋白具有较多潜在的候选B、T细胞抗原表位，可作为研发新型结核疫苗的候选抗原。     

结核分枝杆菌Rv1385的抗原表位预测分析

结核分枝杆菌生长缓慢,难以获得足量的天然蛋白抗原。而利用基因工程技术制备重组蛋白抗原,存在着表达量低、不易纯化,以及特异性较低等不利因素。随着生物信息技术的发展,研究者可根据生物信息学软件预测,选择合成优势抗原肽段,而不需克隆整个蛋白,具有简便、经济、特异性高等特点。因此,本研究应用生物信息学方法,预测结核分枝杆菌Rv1385蛋白的抗原表位并分析其优势表位,对了解Rv1385蛋白的免疫学特性及其与结核分枝杆菌致病的关系具有重要意义。首先,从NCBI数据库下载Rv1385的氨基酸序列,然后采用生物信息学软件PSIPRED Server预测蛋白质二级结构;BepiPred 1.0 Server和ABCpred预测该蛋白的B细胞抗原表位;BIMAS、SYFPEITHI及NetCTLpan 1.1 Server预测该蛋白的CTL表位;SYFPEITHI和NetMHCIIpan 3.2 Server预测该蛋白的Th细胞表位。最后综合分析预测结核分枝杆菌Rv1385的优势候选抗原表位。结果显示,Rv1385蛋白二级结构中,α螺旋占51.8%,β折叠占41.6%,无规卷曲占6.6%;共有4个B细胞抗原位点,位于109～124、152～169、178～192、198～209氨基酸区段;3个CTL表位,位于263～271、87～95、240～248氨基酸区段;5个Th表位,位于77～91、87～101、234～247、70～84、46～60氨基酸区段。生物信息学分析显示Rv1385含有潜在的B细胞和T细胞抗原表位,为该蛋白抗原表位的进一步研究及应用奠定了基础。     

结核分枝杆菌H37Rv新基因Rv2742克隆表达及纯化

Rv2742是本课题组前期基于蛋白质基因组学策略从结核分枝杆菌Mycobacteriumtuberculosis H37Rv中发现、鉴定的遗漏注释基因。文中旨在建立结核分枝杆菌H37Rv漏注释蛋白Rv2742的可溶性诱导表达、纯化体系,为进一步探索Rv2742基因参与的生物学功能奠定基础。前期实验发现构建的pGEX-4T-2-Rv2742、pET-28a-Rv2742、pET-32a-Rv2742及pMAL-c2X-Rv2742原核表达载体均无法实现目的蛋白的诱导表达。但经密码子优化后,仅有pMAL-c2X-Rv2742载体能够实现目的蛋白的可溶性诱导表达。此外,通过比较不同宿主菌、温度及IPTG浓度对目的蛋白表达量的影响,发现目的蛋白在Rosetta (DE3)中,16℃及0.5mmol/LIPTG诱导条件下表达量最高。直链淀粉树脂(Amyloseresin)亲和层析柱纯化获得较纯的产物,经LC-MS/MS验证确认是Rv2742融合蛋白肽段序列。成功获得结核分枝杆菌H37Rv新基因Rv2742的重组蛋白,可进一步开展其潜在相互作用及免疫原性研究工作。     

结核分枝杆菌Rv1884基因真核表达质粒的构建及表达

目的:构建结核分枝杆菌Rv1884基因真核表达载体。方法:PCR扩增Rv1884基因,测序正确后克隆入真核表达载体pcDNA3.1(-);经酶切鉴定正确的重组质粒酶以阳离子聚合物转染P815细胞后,以RT-PCR方法检测mRNA的表达,以间接免疫荧光技术检测目的蛋白的表达。结果:构建了重组质粒pcDNA-Rv1884;RT-PCR结果证明Rv1884可在P815细胞中转录;用间接免疫荧光检测,表达有Rv1884蛋白的细胞着染。结论:构建了结核分枝杆菌Rv1884基因的真核表达载体pcDNA-Rv1884,Rv1884基因可以在P815细胞中表达。     

结核分枝杆菌Rv0859基因的克隆、表达、纯化及蛋白的亚细胞定位

本研究体外克隆了结核分枝杆菌Rv0859基因, 融合表达并纯化了Rv0859蛋白。首先提取H37Rv标准菌株中的基因组DNA, 设计Rv0859基因两端的引物, 以H37Rv基因组DNA为模板通过PCR方法扩增Rv0859基因。用Hind III和BamHⅠ两种限制性内切酶双切Rv0859基因, T4连接酶连接到pET30载体上, 再转入大肠杆菌JF1125中, 经过筛选鉴定后抽提质粒测序, 得到重组正确载体, 转化到表达宿主大肠杆菌BL21中。用IPTG进行诱导表达, 通过聚丙酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及质谱鉴定重组表达蛋白。0.05 mol/L浓度的IPTG 37°C诱导4 h重组蛋白的表达量最高。制备重组蛋白的多克隆抗体, 通过亚细胞分离及Western-blotting分析蛋白的亚细胞定位。结果成功地构建原核表达载体pET30a-Rv0859, 并获得47845 D左右的大量表达的Rv0859蛋白, Western-blotting结果表明Rv0859蛋白主要定位于细胞膜中, 微量存在于细胞壁中, 为进一步的Rv0859蛋白功能研究奠定了一定的基础。     

结核分枝杆菌Rv1057基因对巨噬细胞感染早期细胞因子表达的影响分析

Rv1057是结核分枝杆菌中唯一的7-折叠片β-螺旋蛋白,其生物学功能尚不清楚。为探讨Rv1057基因在结核分枝杆菌感染初期对巨噬细胞免疫应答的影响,利用Rv1057基因缺失菌株D1057和野生型H37Rv菌株感染巨噬细胞,检测结核分枝杆菌在巨噬细胞内的增殖速度,分析巨噬细胞在感染初期的细胞因子表达量变化。研究结果表明:D1057菌株在巨噬细胞内的活菌数量和增殖速度都显著低于H37Rv,被D1057感染的巨噬细胞中IL-1β、IL-10、TNF-α和IFN-γ表达量显著降低,但IL-8大量表达且无显著差异。上述研究结果证实,缺失Rv1057会降低结核分枝杆菌刺激巨噬细胞产生某些细胞因子的能力,明确了Rv1057基因参与结核分枝杆菌与巨噬细胞之间的免疫应答,为进一步解析Rv1057基因的生物学功能、结核分枝杆菌的致病机制奠定了基础。     

结核分枝杆菌Rv1884c基因的克隆及其原核表达

目的:构建结核分枝杆菌Rv1884c基因的原核表达质粒,获得结核分枝杆菌Rv1884c基因的表达蛋白。方法:制备结核分枝杆菌基因组DNA,采用聚合酶链反应技术扩增目的基因片段;通过pGEX-4T-1构建质粒载体pGEX-4T-1-Rv1884c,经序列测定证实正确后转化大肠杆菌DH5α,再经IPTG诱导表达GST-1884融合蛋白;用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析重组蛋白的相对分子质量及表达形式。结果:扩增出了结核分枝杆菌Rv1884c基因,构建了具有正确基因序列的质粒载体pGEX-4T-1-Rv1884c,转化大肠杆菌DH5α后经诱导产生了高水平的表达产物。结论:构建了pGEX-4T-1-Rv1884c质粒载体,并诱导表达了GST-1884融合蛋白,为进一步研究Rv1884c蛋白的活性及其功能,探讨结核分枝杆菌快速促生长作用奠定了基础。     

Cloning and characterization of aspartate-beta-semialdehyde dehydrogenase from Mycobacterium tuberculosis H37 Rv

AIMS: To clone and characterize the aspartate-beta-semialdehyde dehydrogenase of Mycobacterium tuberculosis H37Rv. METHODS AND RESULTS: The asd gene of M. tuberculosis H37Rv was cloned in pGEM-T Easy vector, subcloned in expression vector pQE30 having a T5 promoter, and overexpressed in Escherichia coli. The ASD enzyme was expressed to levels of 40% but was found to be inactive. Functional ASD was obtained by altering induction and growth conditions and the enzyme was purified to near homogeneity using nickel-nitrilotriacetic acid (Ni-NTA) affinity chromatography. The K(m) and V(max) values for the three substrates L-ASA, NADP and Pi, the turnover number and specific activity of the enzyme were determined. CONCLUSIONS: Functional ASD enzyme of M. tuberculosis was obtained by gene cloning and protein purification using affinity chromatography. The K(cat) and specific activity of the enzyme were 8.49 s(-1) and 13.4 micromol min(-1) microg(-1) respectively. Significance and Impact of the Study: The ASD enzyme is a validated drug target. We characterized this enzyme from M. tuberculosis and future work would focus on deducing the three-dimensional structure of the enzyme and design of inhibitors, which could be used as drugs against TB.     

差显技术分析结核杆菌H37Rv与H37Ra差异表达的基因

采用差异显示技术比较了结核分支杆菌强毒株H37Rv和弱毒株H37Ra在体外培养条件下的基因表达差异。通过20种引物组合进行mRNA差异显示,克隆到了两菌株间的20余个差异表达基因,经序列分析及杂交鉴定发现其中2个基因仅在H37Rv中表达。其中Rv1894c基因编码的可能是H37Rv中的一个新蛋白。而在H37Ra的基因组中含有这2个基因的编码序列,但均未检测到基因的表达。     

Dataset of potential targets for Mycobacterium tuberculosis H37Rv through comparative genome analysis

Mycobacterium tuberculosis is the causative agent of the disease, tuberculosis and H37Rv is the most studied clinical strain. We use comparative genome analysis of Mycobacterium tuberculosis H37Rv and human for the identification of potential targets dataset. We used DEG (Database of Essential Genes) to identify essential genes in the H37Rv strain. The analysis shows that 628 of the 3989 genes in Mycobacterium tuberculosis H37Rv were found to be essential of which 324 genes lack similarity to the human genome. Subsequently hypothetical proteins were removed through manual curation. This further resulted in a dataset of 135 proteins with essential function and no homology to human.     

利用抑制消减杂交技术研究结核分支杆菌强毒株H37Rv和弱毒株H37Ra的基因差异

为了解结核病的致病分子机理和筛选结核病致病菌的毒力基因,利用抑制消减杂交（SSH）技术分析了结核分支杆菌强毒株H37Rv和弱毒株H37Ra间的基因组DNA间差异。通过Southern杂交验证及序列分析得到仅在强毒株H37Rv基因组中有的DNA片段8个,其中一个编码已知的毒力因子mce蛋白,1个编码PE家族蛋白,1个编码purC合成酶,和4个潜在蛋白,另一个为非编码区片段。其中有2个基因经PCR方法已证实在强毒株H37Rv和临床分离的强毒株中存在,而在H37Ra和临床弱毒株中无;仅在弱毒株H37Ra基因组中的DNA片段3个,其中2个为新基因片段,已被GenBank收录。     

利用表型芯片系统高通量分析H37Ra与H37Rv差异表型

H37Rv是结核分枝杆菌标准有毒株,H37Ra是从H37Rv获得的稳定减毒株,但目前H37Ra毒力减弱原因尚不完全清楚。本研究利用表型芯片系统,高通量分析H37Ra生长表型,并与H37Rv表型比较,筛选两菌株表型差异,分析与H37Ra毒力减弱可能的相关表型及分子机制。结果发现,与H37Rv相比,H37Ra耐酸及耐渗透压能力显著下降,且不能利用丁二酸单甲酯和吐温40作为碳源。结核分枝杆菌耐酸能力直接影响其在吞噬体中的生存和代谢,耐高渗能力影响其必需营养物质的跨膜运输,代谢途径的改变影响其在宿主内的能量摄取,三者改变均可能与H37Ra毒力减弱相关。     

结核分枝杆菌Rv3871抗原优势肽段的克隆表达及抗原性鉴定

目的:为了提高结核病诊断试剂的特异性和敏感性,克隆表达结核分枝杆菌H37Rv株RD1区Rv3871抗原优势肽段,并应用ELISA法对其抗原性进行初步鉴定。方法:利用Biosun生物信息学软件对Rv3871抗原进行表位分析,通过PCR从结核分枝杆菌H37Rv基因组中扩增Rv3871抗原优势肽段编码基因,在大肠杆菌HB101中进行表达,采用间接ELISA法初步评价其抗原性。结果:Rv3871-1肽段检测的敏感性为32.5%(13/40),特异性为97.2%(35/36);Rv3871-2敏感性为45%(18/40),特异性为100%;Rv3871-3敏感性为37.5%(15/40),特异性为91.6%。结论:结核分枝杆菌RD1区Rv3871抗原优势肽段Rv3871-2有较高的特异性和敏感性,有望作为候选抗原用于结核病患者的血清学检测。