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仔猪腹泻一直是困扰养猪业的难题之一,每年给畜牧生产带来巨大的经济损失。产肠毒素性大肠杆菌(Enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)和产vero细胞毒素性大肠杆菌(Votoxigenic Escherichia coli,VTEC)是引起仔猪腹泻和水肿病的两种重要的大肠杆菌,其致病性主要与粘附素和所产生的肠毒素有关。K88和F18是引起仔猪腹泻的两个重要的菌毛抗原。K88由fae基因簇编码的蛋白亚基构成,FaeG是K88菌毛蛋白中具有粘附功能的蛋白亚基;F18则有fed基因簇编码的蛋白亚基构成,FedF是F18菌毛蛋白中具有粘附功能的蛋白亚基。本研究在克隆faeG基因和fedF基因的基础上,在大肠杆菌中分别表达了FaeG和FedF蛋白,并将表达产物免疫小鼠,观察其免疫活性,获得了如下主要结果:
(1)根据GenBank上faeG基因序列(M25302)和fedF基因序列(AY970818),设计了两对克隆引物5PinF4、3PinF4和5PinF18、3PinF18。分别以大肠杆菌K88和F18菌株为模板,采用PCR方法扩增得到faeG和fedF全长基因片段,并将其与克隆载体连接,获得重组克隆质粒pGEM-faeG和pGEM-fedF。测序结果表明:faeG成熟肽基因全长852bp,其中N端前20个氨基酸为信号肽,成熟肽由264个氨基酸残基组成,所得faeG基因核甘酸序列与M25302同源性为99%,氨基酸序列同源性为98%;fedF成熟肽基因全长908bp,其中N端前20个氨基酸为信号肽,成熟肽由282个氨基酸残基组成,所得fedF基因核甘酸序列与AY970818同源性为98%,氨基酸序列同源性为97%。
(2)在克隆的基础上,分别将faeG和fedF基因定向插入到大肠杆菌BL21融合表达载体pET-30a(+)中,经转化和筛选分别获得了含重组表达质粒pET-faeG和pET-fedF的阳性表达菌E.coli[pET-faeG]和E.coli[pET-fedF]。SDS-PAGE电泳显示,FaeG和FedF蛋白在大肠杆菌中成功表达。
(3)将40只BALB/c小鼠分成4个组,每组10只,分别在试验第1、2、3 d和第20、21、22 d进行口服免疫PBS、E.coli[pET]、E.coli[pET-faeG]、E.coli[pET-fedF],第5组用E.coli[pET-fedF]免疫10只ICR小鼠。第40 d用大肠杆菌进行攻毒试验以评价活重组菌的免疫保护效果。结果表明:E.coli[pET-faeG]、E.coli[pET-fedF]、ICR鼠的存活率分别为75%、62.5%、75%,而对照组小鼠的存活率仅为20%。以上结果表明,表达抗原对小鼠具有较好的免疫保护效果。
以上研究结果为预防仔猪腹泻提供了新的思路。