CN117603328A - 一种Ras相关蛋白及其在罗非鱼抗链球菌感染中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于水产动物分子生物学技术领域,涉及一种Ras相关蛋白及其在罗非鱼抗链球菌感染中的应用。本发明提供了一种Ras相关蛋白,在罗非鱼抗链球菌感染的免疫防御过程中发挥了重要的作用。该Ras相关蛋白表现出优异的抑菌能力以及与无乳链球菌的高结合效率,解决了罗非鱼细菌性疾病防治,特别是无乳链球菌防治困难的技术问题。

Description

一种Ras相关蛋白及其在罗非鱼抗链球菌感染中的应用
技术领域
本发明属于水产动物分子生物学技术领域,涉及一种Ras相关蛋白及其在罗非鱼抗链球菌感染中的应用。
背景技术
无乳链球菌(Streplococcus agalacliae)又名B族链球菌(groupBstreptococcus,GBS),革兰氏阳性球菌,是自然界中广泛存在的一种条件致病菌。无乳链球菌是温水性鱼类的重要病原菌,受感染的鱼类包括海水和淡水鱼类,流行水温26℃以上,通常认为是夏季季节性暴发疾病,是危害罗非鱼养殖业的典型病原菌之一。
目前罗非鱼“链球菌病”缺乏安全高效的防控措施,虽然使用一定量的抗生素能在某些程度上抑制该病的暴发,但是随着无乳链球菌耐药性的增加,该病存在比较严重的停药反弹的现象。罗非鱼“链球菌病”防治最有效的是***或其他广谱抗菌药物,***虽然抑菌效果最强但是对人体及罗非鱼具有一定毒副作用,其他广谱抗菌药物对人体具有潜在的致突变和致癌性。为保障罗非鱼产业的健康可持续发展,当前亟待寻找或开发高效、安全的生物药剂。
发明内容
本发明的目的在于无乳链球菌是罗非鱼养殖产品具毁灭性的病害之一,其防治药剂当前主要是化学药剂,现有生物药剂(例如植物提取物)种类有限且防治效果不佳,已成为罗非鱼养殖产业健康发展不容忽视的制约因素。
基于上述目的,本申请通过提供一种Ras相关蛋白及其在罗非鱼抗链球菌感染中的应用来满足该领域中的这种需要。
一方面,本发明涉及一种Ras相关蛋白,所述Ras相关蛋白的氨基酸序列如SEQ IDNO:1所示。
另一方面,本发明涉及一种表达载体,其包含编码所述Ras相关蛋白的核苷酸序列。
另一方面,本发明涉及一种重组菌,其包含上述的表达载体。
另一方面,本发明涉及一种重组大肠杆菌,其包含上述的表达载体。
另一方面,本发明涉及上述的Ras相关蛋白,或表达载体,或重组菌,或重组大肠杆菌在制备罗非鱼防治无乳链球菌药剂中的应用。
另一方面,本发明涉及一种农用药剂,所述农用药剂的活性成分包含上述的Ras相关蛋白。
另一方面,本发明涉及一种农用防治无乳链球菌的制剂,所述农用防治无乳链球菌的制剂的活性成分包含权利要求1所述的Ras相关蛋白。
另一方面,本发明涉及一种农用防治罗非鱼感染无乳链球菌的制剂,所述农用防治罗非鱼感染无乳链球菌的制剂的活性成分包含上述的Ras相关蛋白。
作为农用生物药剂的优选实施方式,本领域技术人员通常将具有生物活性的物质或其次生代谢产物加工成农业上可接受的制剂后施用。为将本发明所述Ras相关蛋白用于防治无乳链球菌,在农业上可采用的制剂剂型包括可湿性粉剂、悬浮剂、膏状涂抹剂等。本领域技术人员应当知晓,这种农用生物药剂的组分除含有本发明所述Ras相关蛋白外,还包括农业上可接受的载体或助剂。
示例性地,本发明所述Ras相关蛋白,或其表达本发明所述Ras相关蛋白的大肠杆菌的发酵液干燥物(冻干粉),可以制备成常规的可湿性粉剂或粉剂或可分散粒剂,本领域技术人员很熟悉地使用相应的载体或助剂完成本发明。
示例性地,本发明所述Ras相关蛋白,或表达本发明所述Ras相关蛋白的大肠杆菌的发酵液干燥物(冻干粉)可以制备成常规的悬浮剂。本领域技术人员基于常规技术手段或启示,不难选用悬浮剂制备相应的载体或助剂。
示例性地,本发明所述Ras相关蛋白,或表达本发明所述Ras相关蛋白的大肠杆菌的发酵液干燥物(冻干粉)可以制备成常规的颗粒剂。本领域技术人员基于常规技术手段或启示,不难选用颗粒剂制备相应的载体或助剂。
与现有技术相比,本发明提供的技术方案至少具备下述的有益效果或优点:
本发明发现了一个可以响应无乳链球菌,且在罗非鱼感染无乳链球菌免疫反应中具有高表达特性的罗非鱼抗病免疫相关基因Rap1,当健康的罗非鱼感染无乳链球菌后,罗非鱼抗病免疫相关基因Rap1的表达水平出现了显著上调。基于罗非鱼抗病免疫相关基因Rap1,本发明得到了Ras相关蛋白,即使在其他蛋白干扰的情况下,Ras相关蛋白能与无乳链球菌以浓度依赖的方式结合,并对无乳链球菌表现出优异的抑菌能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为重组表达质粒pET28a-Rap1鉴定结果示意图。其中,M1表示DNA Marker2000Plus;泳道1表示以质粒为模板进行PCR扩增;泳道2表示EcoR I/Xho I双酶切鉴定结果;泳道3表示EcoR I单酶切鉴定结果;M2表示DL15000 DNA Marker。
图2为rRap1的SDS-PAGE表达分析及蛋白纯化结果。
图3为rRap1的Western blot分析结果。
图4为ELISA分析罗非鱼rRap1与无乳链球菌结合情况。其中,PBS为空白对照组;pET-28a为空载体组;rRap1为试验组。
图5为Western blot分析罗非鱼rRap1与无乳链球菌结合情况。
图6为吸光度值检测法分析罗非鱼rRap1对无乳链球菌的抑菌能力。
图7为平板菌落计数法分析罗非鱼rRap1对无乳链球菌的抑菌能力。
其中,rRap1表示本发明所述Ras相关蛋白,a、b、c、d表示组间数据显著性差异p<0.05。
具体实施方式
下面,结合实施例对本发明的技术方案进行说明,但是,本发明并不限于下述的实施例。各实施例中所述实验方法和检测方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和材料,如无特殊说明,均可在市场上购买得到。
实施例1
本实施例提供了Ras相关蛋白(以下简称rRap1)的重组表达质粒的构建、提取和纯化。
罗非鱼的平均重量为20~30g,采购自中国广东的一家罗非鱼养殖场。试验前,罗非鱼在循环水***中培养至少2周,以适应环境。水温控制在28±2℃,pH值保持在7.0~8.0。定期检查溶解氧、硫化氢和亚硝酸盐水平。健康罗非鱼先用MS-222(South ranch,China)麻醉,然后解剖收集相关组织,包括头肾、体肾、心脏、脑、脾、肝、肠、鳃、皮肤、肌肉和外周血。将3尾健康罗非鱼的组织混在一个离心管中,所有采集的样本均保存在-80℃。
采用Trizol裂解法提取各组织的总RNA,利用cDNA反转录试剂盒(YugongBiolabs,China)将总RNA转化为cDNA。实验步骤和反应体系总结如下:将3μL总RNA、1μLdsDNase和1μL10×dsDNase buffer混合于无酶PCR管中,加入无酶水至总体积为10μL。37℃孵育2min,65℃孵育2min,然后在上述反应溶液中加入4μL ALL-in-One-first-strandSynthesis Master Mix,加入无酶水至总容积为20μL。在50℃下孵育15min,85℃下孵育5min后停止反应。得到的cDNA保存在-80℃备用。
根据罗非鱼抗病免疫相关基因Rap1(核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示,编码得到rRap1),利用Oligo 7软件设计Rap1-F和Rap1-R特异性引物(含EcoRⅠ和XhoⅠ位点,表1),送至上海生工进行合成,然后以上述头肾cDNA为模板扩增Rap1。PCR产物用1%琼脂糖凝胶电泳检测,用胶回收试剂盒回收目的基因片段,连接到pMD-19T载体上。将连接产物转化进DH5α感受态细胞,接种于LB固体培养基(含氨苄西林)中,37℃培养12h,阳性克隆由上海生工进行测序分析。
将测序正确的阳性克隆株DH5α(19T-Rap1),按照质粒提取试剂盒(AG,HuNan,China)的说明提取pMD19T-Rap1质粒。将其与pET-28a载体(本实验室保存)经双酶切(EcoRⅠ和XhoⅠ)连接,生成pET28a-Rap1质粒,然后转化到BL21感受态细胞中(Tsingke,Beijing,China)。将转化菌株BL21(28a-Rap1)涂布到含1%卡那霉素的LB固体培养基上,37℃倒置培养。阳性克隆经PCR鉴定,并由上海生工测序分析。然后将序列正确的阳性克隆接种到无菌Kan-LB培养基中进行诱导表达。当OD600达到0.4~0.6左右时,在液体培养基中加入异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG),在37℃,180rpm下诱导5h,然后在11000rpm下离心10min,沉淀用30mL 10mM PBS重悬。然后在冰浴条件下进行超声波破碎,收集各组分通过SDS-PAGE分析靶蛋白的表达分布,Western blot验证蛋白条带大小。
表1试验相关引物
引物 序列(5’-3’)
Rap1-F GGAATTCATGCGCGAGTACAAGCTTGTG
Rap1-R CCGCTCGAGTTAGAGCAGTGTGCAACTTGAC
得到的重组表达质粒pET28a-Rap1鉴定结果如图1所示,其中,M1表示DNA Marker2000Plus,泳道1表示以质粒为模板进行PCR扩增,泳道2表示EcoR I/Xho I双酶切鉴定结果,泳道3表示EcoR I单酶切鉴定结果,M2表示DL15000 DNA Marker。由图1可知,pET28a-Rap1已成功构建。用SDS-PAGE和Western blot检测重组蛋白rRap1的表达。由图2可知,SDS-PAGE分析显示,rRap1以包涵体的形式表达,大小约为25kDa。由图3可知,rRap1可以特异性结合鼠抗His抗体,并具有预期大小的条带。以上结果表明rRap1已成功表达和纯化。
实施例2
本实施例提供了rRap1的功能验证试验。
rRap1与无乳链球菌(分离自患病罗非鱼,来源于广东的一家罗非鱼养殖场)的结合效率:无乳链球菌培养过夜后用PBS稀释至1.0×108CFU/mL,加入96孔板(100μL/孔),4℃包被过夜。然后加入5%脱脂乳(200μL/孔)在37℃下封闭2h。将rRap1和pET-28a蛋白以1000、100、10、1、0.1和0.01μg/mL的浓度进行梯度稀释,在相应的孔中37℃孵育2h使蛋白与细菌结合,对照组为10mM PBS溶液。以鼠抗6×His单克隆抗体(1:2000稀释)和HRP标记的羊抗鼠(1:5000稀释)分别作为一抗和二抗,37℃孵育2h。在整个过程中,每两步之间,用200μL/孔的PBST溶液清洗96孔板3次。最后用TMB单组分显色液避光显色30min,用2M硫酸终止显色。在30min内用酶标仪(Thermo Scientific,USA)测定OD450值,试验结果如图4所示。
由图4可知,rRap1组的OD值高于pET-28a组和PBS组,且随着浓度的增加,这种趋势更为明显。这些结果表明,rRap1蛋白能够以浓度依赖的方式有效地与无乳链球菌结合。此外,即使pET-28a蛋白浓度增加到1000μg/mL,pET-28a组和PBS组的OD值也保持在较低水平。
Western blot检测rRap1蛋白与细菌的结合情况:无乳链球菌培养至OD600为0.6。4000rpm离心10min,弃上清。在无菌PBS中重悬沉淀至浓度为1.0×108CFU/mL。在3mL菌液中加入2mL rRap1(1000μg/mL),对照组加入等量且等浓度的pET-28a蛋白,在37℃培养箱中孵育2h。12000rpm离心10min收集沉淀。取重悬沉积物40μL,加入10μL 5×上样缓冲液进行SDS-PAGE检测。用鼠抗6×His抗体(1:1000,Sangon Biotech)和羊抗鼠IgG-HRP抗体(1:3000,Sangon Biotech)分别作为一抗和二抗,进行Western blot以验证条带大小。通过增强型化学发光试剂盒(ECL)染色观察反应,试验结果如图5所示。
由图5可知,与pET-28a对照组相比,rRap1能够与细菌结合,并在膜上显示出对应的条带。
rRap1蛋白的抑菌能力:利用吸光度法检测rRap1蛋白的抑菌能力。简单来说,将无乳链球菌接种于脑心浸液肉汤(BHI)中,然后加入rRap1蛋白(50μg/mL),与细菌在37℃下孵育;对照组为PBS与细菌混合培养。分别于孵育后3、6、9、12h检测OD600,收集数据进行统计分析,试验结果如图6所示。采用平板计数法测定rRap1蛋白的抑菌能力:用rRap1蛋白(100μL,500μg/mL)与等体积的无乳链球菌共孵育,然后接种于10mL BHI培养基中,37℃培养12h;对照组为PB与S细菌混合培养。收集菌液进行梯度稀释,选择稀释浓度为1011倍的菌液进行平板计数,每个平板涂布50μL,每组设置3个重复。37℃倒置培养12h后,拍照计数,试验结果如图7所示。
由图6和图7可知,用PBS和rRap1蛋白(50μg/mL)分别与无乳链球菌混合培养,OD600随孵育时间的变化而变化。图6结果显示,PBS组培养6h后细菌浓度显著升高,OD值高于rRap1组。同样地,图7的平板计数结果也证实了rRap1蛋白的抑菌能力,rRap1处理组菌落数量明显低于对照组。
以上所述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。在依据本发明构思的条件下本领域普通技术人员进行的相关推演和替换,在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种Ras相关蛋白,其特征在于,所述Ras相关蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示。
2.一种表达载体,其特征在于,包含编码权利要求1所述的Ras相关蛋白的核苷酸序列。
3.一种重组菌,其特征在于,包含权利要求2所述的表达载体。
4.一种重组大肠杆菌,其特征在于,包含权利要求2所述的表达载体。
5.权利要求1所述的Ras相关蛋白,或权利要求2所述的表达载体,或权利要求3所述的重组菌,或权利要求4所述的重组大肠杆菌在制备罗非鱼防治无乳链球菌药剂中的应用。
6.一种农用药剂,其特征在于,所述农用药剂的活性成分包含权利要求1所述的Ras相关蛋白。
7.一种农用防治无乳链球菌的制剂,其特征在于,所述农用防治无乳链球菌的制剂的活性成分包含权利要求1所述的Ras相关蛋白。
8.一种农用防治罗非鱼感染无乳链球菌的制剂,其特征在于,所述农用防治罗非鱼感染无乳链球菌的制剂的活性成分包含权利要求1所述的Ras相关蛋白。
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