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钩端螺旋体病是由致病性钩端螺旋体引起的一种人兽共患病,是我国的法定乙类传染病之一。我国是受钩体病危害较严重的国家之一。安全有效的疫苗是防治钩端螺旋体病的最好方法。钩端螺旋体疫苗先后经历了传统的全菌体疫苗、改良的浓缩疫苗和外膜疫苗时期,对防治钩端螺旋体病作出了贡献。但是它们共同的缺点是免疫力不够持久,需要每年在疫区进行免疫接种,同时都具有一定的副作用,并且对不同血清型的钩端螺旋体不能引起交叉免疫保护,这些缺点限制了钩端螺旋体疫苗的应用。现在钩端螺旋体研究领域的重点之一是新型疫苗的研制,其核心是寻找合适的疫苗候选基因。
钩体外膜蛋白(outer membrane proteins,OMPS)位于钩体外膜上,参与钩体与宿主黏附,在引起宿主免疫和致病中发挥着重要作用。因此,研究致病性钩体膜蛋白的结构特征以及在不同钩体菌株中的保守性,对于发展纯化组分疫苗和基因工程疫苗有重要意义,是研发新疫苗的重要方向。
运用已知的钩体基因组序列,杨宏亮博士等运用反向疫苗学的原理,预测了226个可能成为钩端螺旋体疫苗候选基因的膜蛋白基因,其中LA0301为预测定位于钩端螺旋体外膜蛋白的基因。
本文首先通过生物信息学方法分析了LA0301的基因特征。通过exPAsy预测其一级结构,TMHMM预测其二级结构,interproscan分析预测其保守域,并运用blastp对LA0301蛋白在已测序的钩体中进行了序列比对。结果显示LA0301编码的蛋白属于OmpA家族膜暴露蛋白,且在四种已测序致病株中是保守的,具有较高的同源性。
在此基础上,对LA0301基因进行了克隆,并在原核表达系统中表达,得到纯化的重组蛋白。并用此纯化的蛋白免疫新西兰兔,得到了滴度较高的抗体。以此抗体进行Western blot,研究了LA0301在15株中国流行钩端螺旋体代表株中的保守性。利用Triton X-114技术分离抽提钩端螺旋体膜蛋白,并利用此抗体研究LA0301在钩端螺旋体中的膜定位,同时,以此抗体为一抗,运用荧光显微镜技术研究LA0301在钩端螺旋体上的膜定位。
结果显示外膜蛋白基因LA0301在我国流行的15株血清群代表株中除致热群致热型56605株外均保守,并且证实其为钩端螺旋体细胞的表面暴露蛋白质,这为开发LA0301为钩端螺旋体的疫苗及其在诊断方面的应用打下了基础。