CN102676568A - 一种生产重组粉尘螨变应原Der f1和Der f2融合蛋白的方法 - Google Patents
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Abstract
一种生产重组粉尘螨变应原Der f1和Der f2融合蛋白的方法,它涉及生物学技术构建粉尘螨变应基因技术领域。它通过提取粉尘螨总RNA,用PCR扩增获得其编码基因,切胶回收产物并命名为Der fm,克隆至pMD19-T载体、亚克隆至表达载体pET-28a(+)并转化至大肠杆菌并用IPTG诱导表达。它耗时短,过程简单,成本较低,可以彻底去除溶剂等成份,从根本上提高变应原的纯度,避免免疫治疗中副反应的发生,其纯度高,分类明确,可提高诊断的准确度,并有望为新型免疫治疗提供标准化制品。
Description
技术领域:
本发明涉及生物学技术构建粉尘螨变应基因技术领域,尤其涉及一种生产重组粉尘螨变应原Der f1和Der f2融合蛋白的方法。
背景技术:
尘螨种类繁多,广泛存在于人类生活和工作环境中,其***物、代谢物及螨体均具较强的变应原性,据估计,全球约10%的人口对尘螨过敏,约80%的外源性哮喘由尘螨引起,我国学者用粉尘螨粗提浸液对***反应性疾病患者进行皮肤挑刺试验,47~92.11%的成人哮喘患者、51.64~78.85%哮喘患儿、80%左右的鼻炎患者、70%左右慢性荨麻疹患者呈阳性反应,1998年,美国由哮喘造成的直接和间接经济损失高达12.7亿美元,近年来,建筑技术的发展和人民物质生活的丰富,室内居住环境发生了很大变化,但居室温、湿度相对稳定,空调环境使空气不能直接对外流通,环境为尘螨孳生提供了适宜条件,人们在室内逗留时间延长增加了尘螨过敏原接触,尘螨相关疾病的发生率随之增加,因此,开展尘螨源***反应性疾病的预防、诊断、治疗及其发生机理等研究不仅具有重要的社会效益。
过敏性哮喘是由免疫***内淋巴细胞亚群Th1/Th2比例的失衡和其它一些因素综合引起的,特异性免疫治疗被认为是目前唯一哮喘病因治疗方法,可以改变哮喘病程,能阻滞症状的恶化和防治对新的变应原产生过敏,其通过小剂量皮下注射尘螨变应原,并逐渐增加变应原剂量,提高患者对特异性变应原的免疫耐受力,调节患者细胞免疫功能,增强Th1反应、抑制Th2反应,并产生高水平的IgG抗体阻断变应原结合到IgE,目前,临床采用尘螨变应原粗提浸液免疫治疗 I型***反应性疾病患者,由于变应原浸液包含成分较复杂如存在变应原、非过敏性或毒性蛋白及其它成分,在治疗过程中长期使用易导致红晕、肿胀、硬结、坏死等局部反应和休克、喉头水肿、支气管痉挛、荨麻疹、血管性水肿、全身性红斑等全身反应,此外,采用粗提浸液进行诊断,无法明确患者对变应原各组分的反应程度,易致误诊。
因此,变应原的质量对***反应疾病的诊断和治疗至关重要,用于免疫诊治的变应原应该是纯品而不宜为粗制浸液,但是,尘螨变应原主要存在于***物和皮壳中,采用生物化学方法提纯尘螨变应原,耗时长,过程繁琐,成本较高,且无法彻底去除溶剂等成份,不能从根本上提高变应原的纯度、避免免疫治疗中副反应的发生,随着分子生物学技术的发展和成熟,研制基因工程技术生产重组变应原成为***反应学研究的主流,其纯度高,分类明确,可提高诊断的准确度,并有望为新型免疫治疗提供标准化制品。
尘螨变应原组成复杂,约有30余种,其中第1组分和第2组分约占螨粗提浸液的90%;在螨过敏患者的血清中,80%以上患者的IgE结合这两类抗原,并呈现强反应性,因此诱导Th2型应答的主要是第1和2组分(Wayne R.Thomas,Wendy-Anne Smith,et al.The allergenic specificities of the house dust mite[J].Chang Gung Med J.2004;27(8):563~569),因此,重组粉尘螨变应原第1、2组分及二者的融合蛋白,可为临床诊治尘螨源***反应性疾病提供制品。
发明内容:
本发明的目的是提供一种生产重组粉尘螨变应原Der f1和Der f2融合蛋白的方法,它耗时短,过程简单,成本较低,可以彻底去除溶剂等成份,从根本上提高变应原的纯度,避免免疫治疗中副 反应的发生,其纯度高,分类明确,可提高诊断的准确度,并有望为新型免疫治疗提供标准化制品。
为了解决背景技术所存在的问题,本发明是采用以下技术方案:它通过提取粉尘螨总RNA,根据GenBank公布的粉尘螨变应原第1组份(Der f1)和粉尘螨变应原第2组份(Der f2)核酸序列设计引物,用PCR扩增获得其编码基因,依次克隆至pMD19-T载体、亚克隆至表达载体pET-28a(+)并转化至大肠杆菌并用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,以PMD 19-T-Der f1、PMD 19-T-Der f2为模板,PCR扩增后切胶、回收产物Der f1和Der f2,PCR搭链构建嵌合基因片段,切胶回收产物并命名为Der fm,克隆至pMD19-T载体、亚克隆至表达载体pET-28a(+)并转化至大肠杆菌并用IPTG诱导表达,所有表达产物经琼脂糖凝胶FF亲和柱层析纯化后,用SDS-PAGE和Western-blotting验证产物。
所述的粉尘螨变应原第1组分Der f1RT-PCR扩增结果是从RNAiso Reagent试剂盒提取粉尘螨Total RNA后,经两次PCR扩增获得的产物经琼脂糖凝胶电泳,见一条约966bp的条带,与理论值相符合,然后将PCR产物回收,与pMD19-T simple连接后,转化至E.coli Competent Cells JM109中,过夜培养,蓝白斑筛选并提取质粒,用BamH I和XhoI酶切鉴定获得与预期相符的结果,1.0%琼脂糖凝胶电泳结果,将pET28a(+)-Der f 1质粒转化宿主菌E.coliBL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,在临近34kD处出现特异性条带,与预期分子量大小一致,用RNA isolation Reagent试剂盒提取粉尘螨Total RNA后,RT-PCR扩增获得目的基因,经琼脂糖凝胶电泳,见一条约441bp的条带,与理论值相符合,用BamH I/Xho I双酶切测序正确的pMD19-T-Der f 2质粒,回收后获得目的基因,将其***pET28a(+)载体,质粒提取后行琼脂糖凝胶电泳,挑选目的质粒用 BamH I/Xho I进行酶切鉴定,有两质粒经1%琼脂糖凝胶电泳显示出两个条带,与预期相符,说明亚克隆获得成功,将pET28a(+)-Der f2质粒转化宿主菌E.coli BL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,pET28a(+)-Der f 2全细胞和沉淀物在临近14kD处出现特异性条带,与预期分子量大小一致,说明pET28a(+)-Der f 2基因正常表达,但表达为包涵体。
所述的粉尘螨变应原第1和2组分嵌合基因片段的扩增结果分别以pMD19-T-Der f 1和为pMD19-T-Der f 2模板进行PCR扩增,回收产物Der f1和Der f2后搭链PCR合成得粉尘螨变应原第1、2组分的嵌合基因片段Der fm,使用Sal I/Xho I对测序正确的pMD19-T-Der fm质粒进行酶切,电泳后回收小片段即为Der fm;使用Sal I/Xho I对pET28a(+)质粒进行酶切,对回收产物进行精制、去磷酸化;通过连接酶将二者连接,热转化至E.coli Competent CellsJM109中,涂布平板,37℃过夜培养,挑选阳性菌落植菌,提取质粒即为pET28a(+)-Der fm,该质粒经Sal I/Xho I双酶切鉴定,将构建成功的原核表达质粒pET28a(+)-Der fm质粒转化宿主菌E.coli BL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,pET28a(+)-Der fm全细胞和沉淀物在约52kD处出现特异性条带,与预期分子量大小相似,说明pET28a-Der fm基因正常表达,但表达为包涵体,从2000mL发酵液收集到菌体,超声波破碎后,离心收集沉淀即为粗制的包涵体,经洗涤、溶解、过滤后,上清液经过镍琼脂糖凝胶FF亲和柱,并用不同浓度咪唑溶液洗脱并收集产物从2000mL发酵液收集到菌体,超声波破碎后,离心收集沉淀即为粗制的包涵体,经洗涤、溶解、过滤后,上清液经过镍琼脂糖凝胶FF亲和柱,并用不同浓度咪唑溶液洗脱并收集产物,冷冻干燥后共获得约415mg重组蛋白纯品,发酵液产率为207.5mg/L,经粉尘螨变应原粗提浸液皮肤挑刺试验阳性的哮喘患儿 血清为一抗,另取5份母亲无遗传过敏史脐血清混合物为阴性血清,二者分装后-80℃保存,生物素标记的抗人IgE抗体为二抗,Western-blotting分析表明该重组蛋白可与哮喘患儿血清IgE发生结合,有一特异性的反应条带。
本发明耗时短,过程简单,成本较低,可以彻底去除溶剂等成份,从根本上提高变应原的纯度,避免免疫治疗中副反应的发生,其纯度高,分类明确,可提高诊断的准确度,并有望为新型免疫治疗提供标准化制品。
具体实施方式:
本具体实施方式采用以下技术方案:它通过提取粉尘螨总RNA,根据GenBank公布的粉尘螨变应原第1组份(Der f1)和粉尘螨变应原第2组份(Der f2)核酸序列设计引物,用PCR扩增获得其编码基因,依次克隆至pMD19-T载体、亚克隆至表达载体pET-28a(+)并转化至大肠杆菌并用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,以PMD19-T-Der f1、PMD 19-T-Derf2为模板,PCR扩增后切胶、回收产物Der f1和Der f2,PCR搭链构建嵌合基因片段,切胶回收产物并命名为Der fm,克隆至pMD19-T载体、亚克隆至表达载体pET-28a(+)并转化至大肠杆菌并用IPTG诱导表达,所有表达产物经琼脂糖凝胶FF亲和柱层析纯化后,用SDS-PAGE和Western-blotting验证产物。
所述的粉尘螨变应原第1组分Der f1 RT-PCR扩增结果是从RNAiso Reagent试剂盒提取粉尘螨Total RNA后,经两次PCR扩增获得的产物经琼脂糖凝胶电泳,见一条约966bp的条带,与理论值相符合,然后将PCR产物回收,与pMD19-T simple连接后,转化至E.coli Competent Cells JM109中,过夜培养,蓝白斑筛选并提取质粒,用BamH I和Xho I酶切鉴定获得与预期相符的结果,1.0%琼脂糖凝胶电泳结果,将pET28a(+)-Der f1质粒转化宿主菌E.coli BL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,在临近34kD处出现特异性条带,与预期分子量大小一致,用RNA isolation Reagent试剂盒提取粉尘螨Total RNA后,RT-PCR扩增获得目的基因,经琼脂糖凝胶电泳,见一条约441bp的条带,与理论值相符合,用BamH I/Xho I双酶切测序正确的pMD19-T-Der f2质粒,回收后获得目的基因,将其***pET28a(+)载体,质粒提取后行琼脂糖凝胶电泳,挑选目的质粒用BamH I/Xho I进行酶切鉴定,有两质粒经1%琼脂糖凝胶电泳显示出两个条带,与预期相符,说明亚克隆获得成功,将pET28a(+)-Der f2质粒转化宿主菌E.coli BL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,pET28a(+)-Der f2全细胞和沉淀物在临近14kD处出现特异性条带,与预期分子量大小一致,说明pET28a(+)-Der f2基因正常表达,但表达为包涵体。
所述的粉尘螨变应原第1和2组分嵌合基因片段的扩增结果分别以pMD19-T-Der f1和为pMD19-T-Der f2模板进行PCR扩增,回收产物Der f1和Der f2后搭链PCR合成得粉尘螨变应原第1、2组分的嵌合基因片段Der fm,使用Sal I/Xho I对测序正确的pMD19-T-Der fm质粒进行酶切,电泳后回收小片段即为Der fm;使用Sal I/Xho I对pET28a(+)质粒进行酶切,对回收产物进行精制、去磷酸化;通过连接酶将二者连接,热转化至E.coli Competent CellsJM109中,涂布平板,37℃过夜培养,挑选阳性菌落植菌,提取质粒即为pET28a(+)-Der fm,该质粒经Sal I/Xho I双酶切鉴定,将构建成功的原核表达质粒pET28a(+)-Der fm质粒转化宿主菌E.coli BL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,pET28a(+)-Der fm全细胞和沉淀物在约52kD处出现特异性条带,与预期分子量大小相似,说明pET28a-Der fm基因正常表达,但表达为包涵体,从2000mL发酵液收集到菌体,超声波破碎后,离心收集沉淀即为粗制的包涵体,经洗 涤、溶解、过滤后,上清液经过镍琼脂糖凝胶FF亲和柱,并用不同浓度咪唑溶液洗脱并收集产物从2000mL发酵液收集到菌体,超声波破碎后,离心收集沉淀即为粗制的包涵体,经洗涤、溶解、过滤后,上清液经过镍琼脂糖凝胶FF亲和柱,并用不同浓度咪唑溶液洗脱并收集产物,冷冻干燥后共获得约415mg重组蛋白纯品,发酵液产率为207.5mg/L,经粉尘螨变应原粗提浸液皮肤挑刺试验阳性的哮喘患儿血清为一抗,另取5份母亲无遗传过敏史脐血清混合物为阴性血清,二者分装后-80℃保存,生物素标记的抗人IgE抗体为二抗,Western-blotting分析表明该重组蛋白可与哮喘患儿血清IgE发生结合,有一特异性的反应条带。
本发明耗时短,过程简单,成本较低,可以彻底去除溶剂等成份,从根本上提高变应原的纯度,避免免疫治疗中副反应的发生,其纯度高,分类明确,可提高诊断的准确度,并有望为新型免疫治疗提供标准化制品。
实施例:
粉尘螨变应原第1组分全长基因克隆与表达所采用的质粒、菌株、试剂和仪器分别为BamH I酶、Xho I酶、RNAiso Reagent(Code No.D312)、One Step RNA PCR Kit(Code No.DRR024A)、PrimeSTARTM HS DNA Polymerase(Code No.DR010A)、Agarose Gel DNA Purification Kit Ver.2.0(Code No.DV805)、DNA A-Tailing Kit(Code No.D404)、DNA Fragment Purification Kit Ver.2.0(Code No.DV807)、DNA Ligation Kit(Code No.D6023)、pMD19-T simple (Code No.D104)、E.coli Competent Cells JM109(Code No.D9052)均购自TaKaRa公司;pET28a(+)(Kit Lot No.N72770)、TP3000PCR仪(TaKaRa BIO INC.),Mupid电泳仪(ADVANCE-BIO Co.,Ltd), VDS电泳成像装置(Pharmacia Biotech);
尘螨主要变应原Der f 1克隆和测序:a、引物的设计与合成:根据GenBank AB034946公布的序列设计引物,并在加入BamH I/XhoI酶切位点b、总RNA提取:在解剖镜下挑取粉尘螨约600只,匀浆后用RNAiso Reagent试剂盒提取Total RNA;c、cDNA合成及PCR扩增:以Total RNA为模板、F/R0为引物,使用One Step RNA PCRKit,进行RT-PCR合成cDNA,反应体系为:Total RNA 4μl、2×OneStep RNA PCR Buffer 25μl、各2.5mM dNTP Mixture 2μl、40u/μlRNase Inhibitor 1μl、5U/μl M-MLV Reverse Transcriptase XL 0.5μl、5u/μl Ex Taq 1μl、20pmol/μl上游引物F 1μl、20pmol/μl下游引物R01μl,DEPC H2O 14.5μl,反应条件:50℃30min反转录,94℃变性2min后,98℃15sec、57℃30sec、72℃1min条件下进行30个循环,72℃5min延伸,取5μl产物在含溴化乙锭的1.0%琼脂糖凝胶电泳,用 VDS电泳成像装置观察结果并拍照,以上述RT-PCR产物1μl为模板,以F/R为引物,PrimeSTARTM HS DNA Polymerase进行PCR扩增,反应体系:2×PrimerSTARTM Buffer 25μl、各2.5mM dNTP Mixture 4μl、2.5U/μl PrimeSTARTM HS DNA Polymerase 0.5μl、RT-PCR产物1μl、上游引物F 0.5μl、下游R 0.5μl dH2O 18.5μl。反应条件为:94℃变性5min后,98℃10sec、57℃10sec、72℃1min条件下进行30个循环,72℃5min延伸,取5μl PCR产物上样电泳,观察目的条带;d、克隆载体构建、阳性克隆筛选及鉴定:回收上述PCR产物,加“A”尾、DNA精制后,将目的基因片段与pMD19-T simple连接后,取连接产物转化感受态E.coli JM109,涂布于含氨苄青霉素(100μg/ml)的LB平板上,37℃培养过夜,从含氨苄青霉素的LB平板上随机挑取16个白色菌落,利用载体上的引物进行PCR扩增后行琼脂糖凝胶电泳,含有目的条带的菌落为阳性克隆菌,取阳性克隆 后第23bp由C突变为T,同源性99.99%,联网到NCBI的ORF finder服务器对此序列进行可读框架分析,结果发现含-个完整的开放读码框,从起始密码子ATG到终止密码子TGA共966bp;亚克隆及酶切鉴定用BamH I/Xho I双酶切pMD19-T-Der f 1质粒,将纯化后的目的基因与pET28a(+)载体连接,质粒提取后行琼脂糖凝胶电泳,挑选目的质粒用BamH I/Xho I进行酶切鉴定,有两质粒经1%琼脂糖凝胶电泳显示出两个条带,与预期相符,说明亚克隆获得成功;将pET28a(+)-Der f 1质粒转化宿主菌E.coli BL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,在临近34kD处出现特异性条带,与预期分子量大小一致。
粉尘螨变应原第2组分全长基因克隆与表达所采用的质粒、菌株、试剂和仪器分别为BamH I/Xho I、RNAiso Reagent(Code No.D312)、High Fidelity PrimeScriptTM RT-PCR Kit(Code No.DR027A)、PrimeSTAR-HS DNA Polymerase(Code No.DR010A)、Agarose Gel DNA Purification Kit Ver.2.0(Code No.DV805)、DNA A-Tailing Kit (Code No.D404)、DNA Fragment Purification Kit Ver.2.0(Code No.DV807)、DNA Ligation Kit<Mighty Mix>(Code No.D6023)、pMD19-TSimple Vector(Code No.D104)、E.coli Competent Cells JM109(Code No.D9052)、TaKaRa Agarose Gel DNA Purification Kit Ver.2.0(Code No.DV805)、TaKaRa DNA Ligation Kit<Mighty Mix>(Code No.D6023)、protein marker、E.coli BL21(DE3)Stratagene公司生产,pET28a(+)(Kit Lot No.N72770)及Perfect protein marker,Precision Plus Protein Standards,True bluePEROXIDASE Substrate,Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG)(Code No.D9030A)、CBB-R250染色液、TP3000PCR仪(TaKaRa BIO INC.),超纯水仪(MILLIPORE型),制冰机,琼脂糖凝胶水平电泳槽及电泳仪,-20℃冰箱,-80℃冰箱,高速冷冻离心机;双稳定 菌置于含氨苄青霉素的TB培养液中,37℃振摇培养过夜,取重组阳性克隆,提取质粒DNA,用BamH I和XhoI双酶切鉴定pMD19T-Derf1重组子,用1.0%琼脂糖凝胶电泳检测酶切片段的大小,以重组质粒DNA为模板;
尘螨变应原Der f1原核表达及鉴定:a、表达质粒pET28a(+)-Derf 1的构建及鉴定:用BamHI和XhoI分别对阳性质粒及pET28a(+)载体进行双酶切,琼脂糖凝胶电泳后切胶回收,用TaKaRa DNA Ligation Kit将目的基因片段和pET28a(+)连接后,热转化至E.coli Competent Cells JM109,37℃培养过夜,挑取单个菌落,提取质粒后行琼脂糖凝胶电泳,对目的质粒行BamH I/XhoI双酶切鉴定;b、重组蛋白的诱导表达:取pET28a(+)-Der f1阳性克隆0.5μl转入Competent cell BL21(DE3)100μl,涂布于LB平板(LB/抗生素Kana为50μl/450μl)上,37℃摇菌过夜,次日挑取单菌落至2mlLB/抗生素培养液中,37℃摇菌至OD600nm值约为0.6~0.8,添加IPTG50μl(final 1mmol/L IPTG),37℃诱导2hr后进行蛋白质抽提,取各抽提液(全蛋白、上清、沉淀)20μl,加入20μl2×SDS samplebuffer,95℃加热10min,10μl(约0.1OD)上样进行SDS-PAGE电泳,剩余样品-80℃保存。
RNAiso Reagent试剂盒提取粉尘螨Total RNA后,经两次PCR扩增获得的产物,经琼脂糖凝胶电泳,见一条约966bp的条带,与理论值相符合,回收的PCR产物与pMD19-T simple连接后,转化至E.coli Competent Cells JM109中,过夜培养,蓝白斑筛选并提取质粒,用BamH I和Xho I酶切鉴定获得与预期相符的结果,将初筛的2个阳性重组菌通过摇菌、质粒提取并纯化,使用引物BcaBESTPrimer M13-47、BcaBEST Primer RV-M对阳性重组质粒测序,去除原始测序结果5’和3’端的酶切位点后,与参考序列相比,其在ATG 时电泳仪(DYY-8B);核酸电泳槽(HE-120);蛋白质电泳槽(DYCZ-24D): VDS电泳成像装置(Pharmacia Biotech)。
粉尘螨变应原第2组分全长基因克隆的方法:a、根据GenBank(AB195580)公布的Der f 2CDS序列设计引物,并加入BamH I/Xho I酶切位点,如下:上游引物F:5’GGATCCATGATTTCCAAAATCTTGTGCC3’;下游引物R:5’CTCGAGTTAAT CACGGATTTTACCATGG 3’,解剖镜下挑取粉尘螨(Dermatophagoides farinae)约600只,匀浆后用Takara RNAiso Reagent试剂盒提取Total RNA,操作按说明书进行;b、RT-PCR合成Der f2全长基因使用High Fidelity PrimeScriptTMRT-PCR Kit(Code No.DR027A)进行反转录实验,反应体系:TotalRNA 2μL、20μM下游引物R 1μL、各10mM dNTP Mixture 1μL、20μMRandom 6mers 1μL、RNase Free H2O 5μL,反应条件:65℃5min后,立即冰上放置2min,然后加入下列组分:5×PrimeScript RTBuffer 4μL、40U/μL RNase Inhibitor 0.5μL、PrimeScript RTase(for 2Step)0.5μL、RNase Free dH2O 5μL,共20μL,置30℃10min、42℃30min、95℃5min,用 HS DNA Polymerase(Code No.DR010A)进行PCR扩增,总反应体系50μL,组成如下:上述转录反应液2μL、5×PrimeSTAR PCR Buffer 10μL、dNTP Mixture(2.5mMeach)4μL、CTB069F Primer(20μM)1μL、CTB069R Primer(20μM)1μL、PrimeSTAR HS DNA Polymerase(2.5U/μL)0.5μL、dH2O31.5μL,反应条件:94℃预变性3min,98℃10sec、55℃15sec、72℃30sec条件下进行30个循环,72℃10min延伸,取5μL进行琼 脂糖凝胶电泳;c、粉尘螨变应原第2组分基因克隆及测序:上述RT-PCR获得的产物全量上样电泳,切胶回收上述PCR产物、上A、精制后,与pMD19-T Simple Vector连接后,热转化至E._coli CompetentCells JM109中,涂布平板,37℃过夜培养,挑选阳性菌落植菌,提取质粒pMD19-T-Der f 2,用BamH I和Xho I双酶切鉴定,并用琼脂糖凝胶电泳检测酶切片段的大小;d、重组蛋白的诱导表达及SDS-PAGE:取原核表达质粒pET28a(+)-Der f 20.5μL转化CompetentCell BL21(DE3)100μL中,取50μL转化液涂布LB/抗生素Kana(50μg/mL)平板,37℃过夜培养后,挑取单菌落至2mL LB/抗生素培养基中进行种培养,37℃过夜培养,在glass tube中添加5mL LB/抗生素培养基,添加种培养菌液100μL,37℃主培养至OD600nm值约为0.5-0.7时,添加100mM IPTG 50μL(final 1mM IPTG),37℃诱导3hr,将主培养后培养液置4℃3500×g离心10min,收集菌体,取菌体添加PBS Buffer(200μL/tube)至5OD/mL,悬浊,超声波破碎直至液体透明,取50μL为全蛋白样品;残余部分置4℃20000×g离心10min,取上清为可溶性蛋白样品;在沉淀中添加PBS Buffer 150μL悬浊即得不溶性蛋白样品,取全蛋白、可溶性蛋白、不溶性蛋白样品各10μL,加入5×SDS sample buffer 2.5μL,95℃加热10min,12.5μL上样进行SDS-PAGE电泳,20mA/枚,约90min,使用胶为12.5%polyacrylamide gel(12well),使用Marker为TaKaRa protein marker(Broad)5μL/well,电泳结束后,CBB-R250染色,使用脱色液脱色;
粉尘螨变应原第2组分全长基因克隆的结果:a、目的基因的扩 增:用RNA isolation Reagent试剂盒提取粉尘螨Total RNA后,RT-PCR扩增获得目的基因,经琼脂糖凝胶电泳,见一条约441bp的条带,与理论值相符合;b、克隆载体pMD19-T-Der f 2构建及测序:回收PCR产物与pMD19-T simple连接后,转化至E.coli Competent Cells JM109中,过夜培养,蓝白斑筛选并提取质粒pMD19-T-Der f 2,用BamH I和Xho I酶切鉴定,将初筛的2个阳性重组菌通过摇菌、质粒提取并纯化,使用引物BcaBEST Primer M13-47、BcaBEST PrimerRV-M对阳性重组质粒测序,去除原始测序结果5’和3’端的酶切位点后,与参考序列相比,其在328bp处发生“G→A”有义突变引起“天冬氨酸→天冬酰胺”氨基酸突变,382bp处发生“G→A”突变和384bp处发生“T→C”突变引起“缬氨酸→异亮氨酸”,同源性99.3%,联网到NCBI的ORF finder服务器对此序列进行可读框架分析,结果发现含一个完整的开放读码框,从起始密码子ATG到终止密码子TAA共441bp;c、原核表达质粒pET28a(+)-Der f 2的构建及鉴定:用BamH I/Xho I双酶切测序正确的pMD19-T-Der f 2质粒,回收后获得目的基因,将其***pET28a(+)载体,质粒提取后行琼脂糖凝胶电泳,挑选目的质粒用BamH I/Xho I进行酶切鉴定,有两质粒经1%琼脂糖凝胶电泳显示出两个条带,与预期相符,说明亚克隆获得成功。
粉尘螨变应原第1、2组分嵌合基因的克隆和原核表达所采用的质粒、菌株、试剂、血清和仪器分别为:pMD19-T Simple Vector(Code No.D104),pET28a(+)(Kit Lot No.N72770),E.coli Competent Cells JM109(Code No.D9052),E.coli BL21(DE3)。Sal I/Xho I、PrimeSTAR-HS DNA Polymerase(Code No.DR010A)、Agarose Gel DNA Purification Kit Ver.2.0(Code No.DV805)、DNA A-Tailing Kit(Code No.D404)、DNA Fragment Purification Kit Ver.2.0(Code No.DV807)、DNA Ligation Kit<Mighty Mix>(Code No.D6023)、Dephospharylation Kit(Code No.D403)、prote in marker(Broad)。Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside(IPTG)(Code No.D9030A)、PVDF膜、Western-blotting膜封闭液、CBB-R250染色液,马抗人IgE抗体,HRP-马抗人IgE结合物,亲和色谱填料镍琼脂糖凝胶FF,TP3000PCR仪(TaKaRa BIO INC.),超纯水仪(MILLIPORE型),制冰机,琼脂糖凝胶水平电泳槽及电泳仪,-20℃冰箱,-80℃冰箱,高速冷冻离心机;双稳定时电泳仪(DYY-8B);核酸电泳槽(HE-120);蛋白质电泳槽(DYCZ-24D); VDS电泳成像装置(Pharmacia Biotech)。
临床诊断为过敏性哮喘、并经经粉尘螨变应原粗提浸液皮肤挑刺试验阳性患儿5例,分别采集静脉血各5mL,5000g离心5min收集血清,并以其混合物为阳性血清,另取5名母亲无遗传过敏史脐血清混合物为阴性血清,二者分装后-80℃保存。
粉尘螨变应原第1、2组分嵌合基因的克隆和原核表达所采用的方法:a、粉尘螨变应原第1和2组分基因克隆:根据GenBank(Accession No.AB034946)公布的粉尘螨变应原第1组分核酸序列,去除终止密码子设计引物F1:5′-GTCGACAAGGCGGTATGAAATTCGTTTTGGCCATTG-3′(下划线为Sal I酶切位点)和下游引物R1:5′-AGAGCCACCACCGCCCATGATTAC AACATATGGATATT-3′。以作者保存的pMD 19-T-Der f 1质粒为模板进行PCR扩增,反应体系为:pMD19-T-Der f 1质粒(1000倍稀释液)1μL、5×PrimeSTAR PCR Buffer10μL、dNTP Mixture(2.5mM each)4μL、上游引物F1(20μM)1μL、下游引物R1(20μM)1μL、PrimeSTAR HS DNA Polymerase(2.5U/μL) 0.5μL、dH2O 32.5μL。反应条件为:94℃变性3min后,98℃10sec、55℃15sec、72℃1min条件下进行30个循环,72℃10min延伸,取5μL PCR产物上样电泳,切胶回收产物得Der f 1。同理,以GenBank(Accession No.AB195580)公布的Der f 2CDS序列为参考,设计并合成上游引物5′-GGCGGTGGTG GCTCTATGATTTCCAAAATCTTGTGCC-3′(柔性接头)和下游引物R2:5′CTCGAGTTAATCACGGATTTTACCATGG 3′(划线为Xho I酶切位点),以作者保存的PMD 19-T-Der f 2质粒为模板,用 HS DNA Polymerase进行PCR扩增,反应体系及反应条件同上,取5μL PCR产物上样电泳,切胶回收产物得Der f2;b、PCR合成粉尘螨变应原第1和2组分嵌合基因片段:取上述回收产物Der f 1和Der f 2,PCR搭链构建嵌合基因片段,反应体系如下:Der f 1(10倍稀释液)1μL,Der f 2(10倍稀释液)1μL,5×PrimeSTAR PCR Buffer 10μL、dNTP Mixture(2.5mM each)4μL、引物F1(20μM)1μL、引物R2(20μM)1μL、PrimeSTAR HS DNA Polymerase(2.5U/μL)0.5μL和dH2O 31.5μL。反应条件为:94℃变性3min后,98℃10sec、55℃15sec、72℃1.5min条件下进行30个循环,72℃10min延伸,取5μL PCR产物上样电泳,切胶回收产物并命名为Der fm;c、嵌合基因Der fm的克隆及测序:切胶回收上述PCR产物得Der fm、上“A”精制后,与pMD19-T Simple Vector连接,热转化至E.coli Competent Cells JM109中,涂布平板,37℃过夜培养,挑选阳性菌落植菌,提取质粒pMD19-T-Der f m,委托宝生物工程(大连)有限公司用BcaBEST Primer M13-47、BcaBEST Primer RV-M通用引物以及本文设计并合成的R1进行测序;d、嵌合基因Der fm原核表达质粒的构建及鉴定用Sal I/Xho I分别对pMD19-T-Der f m和pET28a(+)质粒进行双酶切,反应体系为:质粒pMD19-T-Der f m或pET28a(+)10μL、Sal I(10U/μL)5μL、Xho I(10U/μL)5μL、10×H Buffer 10μL、dH2O 70μL,37℃水浴4h,pET28a(+)质粒经双酶切后,上样电泳并回收目的片段,用DNA Fragment Purification KitVer.2.0进行精制、用Dephospharylation Kit将5’末端去磷酸化,全量电泳后切胶回收目的片段,质粒pMD19-T-Der fm双酶切后,电泳并回收小分子片段命名为Insert,用DNA Ligation Kit<MightyMix>中的连接酶,将Insert与pET28a(+)Vector连接后,热转化至E.coli Competent Cells JM109中,涂布平板,37℃过夜培养,挑选阳性菌落植菌,提取质粒并命名为pET28a(+)-Der fm,使用Sal I/Xho I对其双酶切鉴定;e、重组蛋白的诱导表达及SDS-PAGE取原核表达质粒pET28a(+)-Der fm 0.5μL转化Competent CellBL21(DE3)100μL中,取50μL转化液涂布LB/抗生素Kana(50μg/mL)平板,37℃过夜培养后,挑取单菌落至2mL LB/抗生素培养基中进行种培养,37℃过夜培养,在glass tube中添加5mL LB/抗生素培养基,添加种培养菌液100μL,37℃主培养至OD600nm值约为0.5-0.7时,添加100mM IPTG 50μL(final 1mM IPTG),37℃诱导3hr,将主培养后培养液置4℃3500×g离心10min,收集菌体,取菌体添加PBSBuffer(200μL/tube)至5OD/mL,悬浊,超声波破碎直至液体透明,取50μL为全蛋白样品;残余部分置4℃20000×g离心10min,取上清为可溶性蛋白样品;在沉淀中添加PBS Buffer 150μL悬浊即得不溶性蛋白样品,取全蛋白、可溶性蛋白、不溶性蛋白样品各10μL,加入5×SDS sample buffer 2.5μL,95℃加热10min,10μL上样进行SDS-PAGE电泳,20mA/枚,约90min,使用胶为12.5%polyacrylamide gel(12well),使用Marker为TaKaRa protein marker(Broad)5μL/well,电泳结束后,CBB-R250染色,使用脱色液脱色,pET28a(+)vector为负对照进行同样操作;f、重组蛋白的分离纯化取工程菌的穿刺管,在含有Amp(100μg/μL)的LB琼脂平板上进 行划线,37℃恒温过夜培养活化;次日从平板上挑单个菌落接种于50mL含Amp(100μg/μL)的LB培养基中,37℃,250r/min振荡培养过夜,以此作为发酵的种子液;将50mL种子液接种到2000mL含Amp(100μg/μL)的LB培养基置30℃,250r/min振荡培养发酵,当菌液的OD600达到0.8-1.0时,加入100mM IPTG至终浓度为1mmol/L,然后30℃继续培养4h。收集诱导后的菌体,按10ml/g菌体的量重悬于50mmol/L PBS(pH7.4)中,在冰浴条件下超声波破碎至液体透明。将细胞破碎液以7000rpm/min,4℃离心15min,收集沉淀即为粗制的包涵体;将粗制包涵体用含2mol/L尿素的PBS缓冲液中(pH8.0)洗涤5次,得比较纯净的包涵体;将较纯净的包涵体悬于含8mol/L尿素、5mmol/L DTT的PBS缓冲液(pH 8.0)中,4℃轻微搅拌过夜;1000r/min离心10min,上清液经0.22μm滤膜超滤,将此蛋白抽提产物以4.0ml/min流速上镍琼脂糖凝胶FF亲和柱,用PBS缓冲液以6ml/min流速洗涤2-5个柱床体积,直到洗脱曲线到达基线为止,分别用含25、50、75、100、125、150mmol/l咪唑洗脱液进行阶段洗脱,收集洗脱液,用SDS-PAGE检测其分子量大小和纯度,冷冻干燥后制备成蛋白冻干粉,用梯度透析法进行复性,先用含2mol/L尿素的复性液(50mmol/L Tris-HCL 150mmol/L NaCl、1mmol/LGSH、0.2mmol/L GSSG)透析,再用含0.2mol/L尿素的复性液透析,最后用含0.2mol/L EDTA的PBS透析;g、Western blotting鉴定重组蛋白的变应原性按上述方法进行SDS-PAGE电泳,按阳极、滤纸A、滤纸B、PVDF膜、PAGE Gel、滤纸C、阴极顺序进行转印,将蛋白质转移到PVDF膜,再将PVDF膜置于10mL Blocking buffer(1.5%BSA、20mM Tri s-HCl(pH8.0)、150mM NaCl、0.1%Tween)中,4℃平放过夜封闭,用Blocking Buffer按1∶1000稀释一抗哮喘患儿血清混合物(阳性血清),取5mL抗体溶液置PVDF膜上静置1h,然后用 洗涤Buffer(含20mM Tris-HCl和150mM NaCl)+0.1%Tween洗涤2次,再用洗涤Buffer冲洗2次去除多余的抗体,取Blocking Buffer1∶1000稀释后的二抗马抗人IgE抗体5mL置膜上,静置1h,同前法洗涤去除多余的抗体,用1mL TrueBlue Peroxidase Substrate显色1min,将PVDF膜置于水中终止反应。
粉尘螨变应原第1、2组分嵌合基因的克隆和原核表达的结果:a、目的基因扩增:分别以pMD19-T-Der f1和为pMD19-T-Der f2模板进行PCR扩增,回收产物Der f1和Der f2后搭链PCR合成得粉尘螨变应原第1、2组分的嵌合基因片段Der fm;b、粉尘螨变应原嵌合基因片段Der fm克隆及测序:将回收获得的Der fm基因片段上“A”、精制后,***pMD19-T simple Vector,构建重组质粒pMD19-T-Der fm,提取质粒测序,全长为1419bp,其中第1-963bp编码粉尘螨变应原第1组分,第978-1419bp编码粉尘螨变应原第2组分,964-977为本文作者添加的柔性接头;c、原核表达质粒pET28a(+)-Der fm的构建及鉴定:使用Sal I/Xho I对测序正确的pMD19-T-Der fm质粒进行酶切,电泳后回收小片段即为Der fm;使用Sal I/Xho I对pET28a(+)质粒进行酶切,对回收产物进行精制、去磷酸化;通过连接酶将二者连接,热转化至E.coli Competent Cells JM109中,涂布平板,37℃过夜培养,挑选阳性菌落植菌,提取质粒即为pET28a(+)-Der fm,该质粒经Sal I/Xho I双酶切鉴定;d、重组变应原的诱导表达及纯化:将构建成功的原核表达质粒pET28a(+)-Der fm质粒转化宿主菌E.coli BL21诱导表达,SDS-PAGE电泳显示,pET28a(+)-Der fm全细胞和沉淀物在约52kD处出现特异性条带,与预期分子量大小相似(图10),说明pET28a-Der fm基因正常表达,但表达为包涵体。从2000mL发酵液收集到菌体,超声波破碎后,离心收集沉淀即为粗制的包涵体,经洗涤、溶解、过滤后,上清液经过镍琼脂糖凝胶FF亲 和柱,并用不同浓度咪唑溶液洗脱并收集产物,冷冻干燥后共获得约415mg重组蛋白纯品,发酵液产率为207.5mg/L;f、Western-blotting鉴定重组蛋白变应原性:经粉尘螨变应原粗提浸液皮肤挑刺试验阳性的哮喘患儿血清为一抗,另取5份母亲无遗传过敏史脐血清混合物为阴性血清。二者分装后-80℃保存。生物素标记的抗人IgE抗体为二抗。Western-blotting分析表明该重组蛋白可与哮喘患儿血清IgE发生结合,有一特异性的反应条带。
Claims (1)
1.一种生产重组粉尘螨变应原Der f1和Der f2融合蛋白的方法,其特征在于它通过提取粉尘螨总RNA,根据GenBank公布的粉尘螨变应原第1组份(Der f1)和粉尘螨变应原第2组份(Der f2)核酸序列设计引物,用PCR扩增获得其编码基因,依次克隆至pMD19-T载体、亚克隆至表达载体pET-28a(+)并转化至大肠杆菌并用异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)诱导表达,以PMD19-T-Der f1、PMD19-T-Der f2为模板,PCR扩增后切胶、回收产物Der f1和Der f2,PCR搭链构建嵌合基因片段,切胶回收产物并命名为Der fm,克隆至pMD19-T载体、亚克隆至表达载体pET-28a(+)并转化至大肠杆菌并用IPTG诱导表达。所有表达产物经琼脂糖凝胶FF亲和柱层析纯化后,用SDS-PAGE和Western-blotting验证产物。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120919 |