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2型猪链球菌(Streptococcus suis serotype2,SS2)是一种人畜共患病原菌。根据基因组和血清学分析,我国在1998和2005年爆发的两次猪链球菌感染事件中分离的SS2菌株已具备若干非同于其他SS2的特征,提示SS2出现变异,致病途径可能改变。研发特异性和敏感性更高的SS2检测方法和制备新型SS2疫苗,是当前SS2研究领域的重要发展方向。
本研究以筛选高抗原性SS2蛋白质为目标,以免疫蛋白质组学为基本手段,系统地分析了三种不同的SS2菌中不同细胞组分中具有抗原活性的蛋白质组。简言之,我们利用灭活的SS2全菌产生抗SS2血清并纯化抗体;我们分离了SS2细胞的细胞壁,细胞膜和细胞浆组分;我们以不同SS2抗体为一抗建立了针对各细胞成分的2DE-Western blot图谱;我们比较和鉴定了SS2毒力株和无毒株之间的差异免疫蛋白质组;最终我们确认了某些典型的特异SS2高抗原蛋白质。选用了三株SS2为研究对象,分别是毒力株98HAH12(H98)、05ZYH33(H05)以及无毒株05HAS68(S68)。通过灭活的全菌免疫新西兰大白兔,产生识别所对应菌株的高滴度抗体。采用高压破碎结合差速离心的方法,在平均湿重1g全菌中分别得到26.9±8.9mg胞浆蛋白质,1.3±0.4mg质膜蛋白质和1.0±0.4mg壁蛋白质。比较三株SS2各细胞组分蛋白质的双向电泳图谱,我们发现细胞壁中H98与H05的电泳斑点重合性达83%,而H98与S68或H05与S68之间的电泳斑点重合性仅约60%;细胞膜中H98与H05的电泳斑点重合性达96%,而H98与S68或H05与S68之间的电泳斑点重合性仅为60%左右;细胞浆中的电泳斑点重合性达81%,而H98与S68或H05与S68之间的电泳斑点重合性也只有65%。比较三株SS2各细胞组分蛋白质的2DE-Western blot图谱,H98和H05的每一个细胞组分中可观察到大约30个阳性免疫斑点,而S68则显现20个左右的阳性免疫斑点;细胞壁中H98与H05各组分免疫斑点重合性为85%,而H98与S68或H05与S68之间的免疫亦斑点重合率约为60%;细胞膜中H98与H05的电泳斑点重合性为73%,而H98与S68或H05与S68之间的电泳斑点重合性不到50%;细胞浆中H98与H05的电泳斑点重合性为78%,而H98与S68或H05与S68之间的电泳斑点重合性约为60%。综合双向电泳图谱和2DE-Western blot图谱的分析,我们有理由相信,毒力SS2和无毒SS2菌株之间的确存在蛋白质表达和免疫原性的差异。
本文依据差异免疫图谱,利用MALDI TOF/TOF MS质谱技术分析和鉴定了相对应胶点中所含有的蛋白质。在所有的菌株组分中共选取阳性免疫斑点247个,质谱数据表明其中185个斑点含有SS2蛋白质(鉴定率为75%)。就细胞组分而言,在S68中分别鉴定了11(壁)、9(膜)、7(胞浆)个非冗余蛋白质;在H98中分别鉴定了18(壁)、10(膜)、16(胞浆)个非冗余蛋白质;而在H05中分别鉴定了20(壁)、16(膜)、17(胞浆)个非冗余蛋白质。就菌株而言,所鉴定的非冗余蛋白质分别为S68有13个、H98有23个、H05有22个;其中,H98与H05的共享非冗余蛋白质中高达85%,S68与H98或S68与H05的共享非冗余蛋白质约为73%。蛋白质鉴定结果与差异免疫图谱分析的结论是基本一致的,即毒力SS2具有显著不同于无毒SS2强免疫原性的蛋白质。值得注意的是,毒力SS2所共享的6个蛋白质完全不在S68的鉴定结果之中,它们是区别于毒力和无毒SS2的候选抗原。构建了毒力SS2血清与无毒SS2蛋白质之间的交叉免疫电泳谱,进一步筛选毒力特异性的抗原。在交叉免疫图谱中,分别鉴定了16(壁)、16(膜)、11(胞浆)个非冗余蛋白质,它们包括三个毒力SS2共享蛋白质。因此,我们得以确定三个毒力SS2的专一性蛋白质,分别为金属肽酶(metalloendopeptidase,SSU05_0153),丙酮酸脱氢酶复合体蛋白(pyruvate/2-oxoglutarate dehydrogenasecomplex,SSU05_1840)和磷酸变位酶1(phosphoglycerate mutase1,SSU05_1638)。在这一基础上,我们开展了SS2猪源血清的验证研究,发现猪源抗H98血清中的金属肽酶免疫活性显著高于抗S68血清。这提示金属肽酶可作为SS2感染的免疫反应指标。