鼠伤寒沙门菌SL1344株分泌性蛋白K1缺失株的构建及其生物学特性的初步研究

为研制更加安全有效且遗传背景清晰的鼠伤寒沙门菌(S.typhimurium)疫苗弱毒株,本研究首先构建了含缺失1 011 bp sseK1基因的重组自杀性质粒PREΔsseK1,利用重组自杀性质粒介导的等位基因交换技术,两步法筛选SL1344的sseK1缺失株。PCR、双酶切及测序结果表明SL1344ΔsseK1构建成功。生物学特性初步研究表明,与亲本菌株SL1344相比,缺失株SL1344ΔsseK1保留了亲本株SL1344的血清型1,4,5,12∶i∶1,2,且能够稳定遗传缺失后的sseK1基因,生长速度及生化特性没有发生明显改变。小鼠毒力试验表明,SL1344ΔsseK1缺失株口服感染6周龄BALB/c小鼠的LD_(50)为6.63×10~8CFU,毒力较亲本株SL1344下降至0.048%。免疫保护效力试验显示,小鼠免疫后第14天血清抗体Ig G含量达到最高,运用鼠伤寒沙门菌野生毒株对免疫后第17天的小鼠攻毒有62.5%的保护率。以上研究结果表明,SL1344株sseK1基因缺失株构建成功,且遗传稳定,毒力明显降低,具有较好的免疫原性,为研究sseK1基因的致病机制及将其开发为更加安全有效的沙门菌弱毒疫苗候选菌株奠定了基础。     

鼠伤寒沙门菌双缺失株SL1344ΔcrpΔsipB的构建及其生物学特性的初步研究

为研制更加安全有效且遗传背景清晰的减毒鼠伤寒沙门菌活疫苗候选株,在单缺失株SL1344Δcrp的基础上,运用自杀性质粒介导的细菌同源重组技术敲除sipB基因,构建了双缺失株SL1344ΔcrpΔsipB。PCR及测序结果表明SL1344ΔcrpΔsipB构建成功。生物学特性研究表明,SL1344ΔcrpΔsipB血清型未发生变化,遗传性稳定。与亲本株SL1344相比,双缺失株的生长速度明显减慢,毒力降低了约99.9%以上。免疫保护效力试验显示,6周龄昆明小鼠口服免疫SL1344ΔcrpΔsipB后第17天,利用鼠伤寒沙门菌野生株攻毒,保护率为60%;免疫后第21天血清抗体效价达到峰值。上述结果为进一步研制安全有效的鼠伤寒沙门菌疫苗弱毒株奠定了基础。     

鼠伤寒沙门菌crp基因缺失株SL1344Δcrp生物学特性的测定

为研究crp基因缺失后引起的减毒机制,本试验对鼠伤寒沙门菌crp基因缺失株SL1344Δcrp的有关生物学特性进行了测定。结果显示,与亲本菌株相比,缺失株失去了运动能力;SL1344Δcrp不表达纤维素和菌毛,不能形成生物被膜;SL1344Δcrp对细胞增殖和细胞毒性的影响均弱于亲本菌株;crp基因缺失后缺失株对上皮细胞的黏附和侵入能力与亲本菌株相比无明显差异。上述结果表明,crp基因不仅是重要的毒力基因,还是生物被膜形成的调控基因;这些结果为深入研制以鼠伤寒沙门菌为载体的口服多价疫苗奠定了基础。     

携带Apoptin的减毒鼠伤寒沙门菌Ⅲ型分泌系统的构建

为研究减毒鼠伤寒沙门菌Ⅲ型分泌系统介导Apoptin的特性,将Apoptin基因克隆入载体pYA3493-SopE,构建重组载体pYA3493-SopE-Apoptin,然后将其电转化至减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd SL1344,对该重组菌生长特性、生化特性、毒力和表达等特性进行分析;同时将重组菌体外感染B16F10黑色素瘤细胞,分析其介导Apoptin对B16F10的作用。PCR、酶切检测表明,携带Apoptin的重组减毒鼠伤寒沙门菌ΔcrpΔasd SL1344(pYA3493-SopE-Apoptin)构建成功;生物学特性分析发现,重组菌的生长特性、生化特性与缺失株ΔcrpΔasd SL1344和互补株ΔcrpΔasd SL1344(pYA3493-SopE)相近,与亲本株SL1344差异明显;腹腔感染重组菌的C57BL/6小鼠的LD_(50)为1.69×10~7CFU;在重组菌培养上清和感染的B16F10细胞内均可检测到SopE-Apoptin蛋白条带。进一步研究其介导Apoptin对B16F10细胞的作用发现,重组菌可抑制该细胞增殖,且具有MOI浓度梯度和感染时间依赖性;用TUNEL法可观察到TUNEL阳性细胞;Western-blot可在重组菌感染的细胞内检测到Caspase-9凋亡信号蛋白表达。以上结果表明,减毒鼠伤寒沙门菌Ⅲ型分泌系统能够介导Apoptin蛋白的分泌性表达,且能够诱导肿瘤细胞B16F10的凋亡。     

稳定携带TAT-Apoptin融合基因的重组减毒鼠伤寒沙门菌的构建及其基本生物学特性的测定

为构建能稳定携带TAT-Apoptin融合基因的重组减毒鼠伤寒沙门菌,以pMD19-T-Apoptin为模板,PCR扩增出TAT-Apoptin融合基因,将其连接至pYA3493,构建了重组质粒pYA3493-TAT-Apoptin;然后将其电转至减毒鼠伤寒沙门菌SL1344ΔcrpΔasd,并对该重组减毒沙门菌的生长特性、遗传稳定性和表达特性进行了测定。PCR和测序结果表明,成功构建了重组质粒pYA3493-TAT-Apoptin。进一步对重组减毒鼠伤寒沙门菌SL1344ΔcrpΔasd(pYA3493-TAT-Apoptin)研究发现,其生长速度比强毒株SL1344明显减慢,与缺失株SL1344ΔcrpΔasd及互补菌株SL1344ΔcrpΔasd(pYA3493)基本一致,且能够稳定遗传TAT-Apoptin融合基因。重组菌培养上清经SDS-PAGE能检测到TAT-Apoptin蛋白条带。以上结果证明,能稳定携带TAT-Apoptin融合基因的重组减毒鼠伤寒沙门菌SL1344ΔcrpΔasd(pYA3493-TAT-Apoptin)构建成功,且该重组菌能分泌性表达TAT-Apoptin蛋白。     

鸡伤寒沙门菌双基因缺失株1009ΔspicΔcrp的构建及鉴定

为研制安全有效的鸡伤寒沙门菌减毒株,首先利用自杀质粒介导的同源重组技术构建鸡伤寒沙门菌1009株的spic基因缺失株1009Δspic,在此基础上,运用λ噬菌体同源重组系统进一步敲除crp基因,以构建鸡伤寒沙门菌双基因缺失株1009ΔspicΔcrp。PCR和测序鉴定结果表明,成功构建出双基因缺失株1009ΔspicΔcrp。生物学特性研究结果显示,1009株spic和crp基因的缺失能够得到稳定的遗传,部分生化特性发生了变化,生长速度较缓慢,对雏鸡的LD50升高了107倍。本研究获得的高度安全的鸡伤寒沙门菌减毒株为进一步研制鸡伤寒沙门菌减毒疫苗奠定了基础。     

表达牛分枝杆菌esat-6和cfp-10基因的重组流产布氏杆菌S19疫苗株的构建及毒力评估

通过overlap PCR扩增了含有bp26基因上游片段、bp26基因下游片段及牛分枝杆菌esat6-cfp10基因的目的片段Δbp26-ec,利用含有sacB基因的自杀质粒pRE112为载体,通过等位基因交换的方法,将构建好的自杀质粒电转入已经构建好的缺失bp26基因的流产布氏杆菌减毒活疫苗S19突变株中,构建了具有非抗性基因标记的突变株S19-Δbp26-ec,并对构建好的新型基因突变株进行了生物学特性及毒力的鉴定及分析。PCR及核苷酸序列测序结果显示,S19-Δbp26-ec构建成功。与亲本株相比,疫苗株S19-Δbp26-ec的生长特性没有显著性差异;体外连续传至20代后,菌落PCR和核苷酸测序结果显示,S19-Δbp26-ec株具有良好的遗传稳定性。被感染小鼠脾重和脾中菌落数表明,S19-Δbp26-ec的毒力最弱,S19和S19-Δbp26次之。上述结果表明,本试验获得了毒力减弱的基因突变株S19-Δbp26-ec,为牛布氏杆菌病-结核病二联疫苗的研制奠定了基础。     

鼠伤寒沙门菌yibT基因缺失株的构建及其生物学特性分析

为了探讨yibT基因对鼠伤寒沙门菌生物学特性的影响,采用λ-red同源重组技术构建鼠伤寒沙门菌CVCC541的yibT基因缺失株CVCC541ΔyibT,同时利用表达质粒pET28a构建yibT缺失株的基因回补株CVCC541ΔyibT/pyibT,研究野生株、缺失株、回补株之间的生长特性、生化特性、遗传稳定性、生物膜形成和应激环境抵抗力等生物学特性。结果表明,本研究成功构建了yibT基因缺失株CVCC541ΔyibT及其回补株CVCC541ΔyibT/pyibT,yibT基因的缺失不影响细菌的生化特性,该缺失株具有良好的遗传稳定性,但其生长特性较野生株及其回补株显著减缓,生物膜形成能力相较于野生株及其回补株有所减弱,缺失株在热应激环境以及正丁醇压力下表现出更强的耐受力。综上所述,yibT基因的缺失会影响鼠伤寒沙门菌的生长特性、生物膜形成、应激环境抵抗力和细菌形态等生物学特性,并且yibT基因可能影响鼠伤寒沙门菌菌膜的流动性。     

肠炎沙门菌sopE2基因缺失株的构建及其生物学活性的鉴定

为研究sopE 2基因对肠炎沙门菌(Salm onella enteritidis)的生物学特性的影响及其与sopE功能差异,本研究以λ-Red介导的同源重组法构建了肠炎沙门菌C50336ΔsopE 2缺失株,并构建了以p BR322质粒介导的sopE2基因回复株。测定了肠炎沙门菌野生株、sopE 2缺失株及其回复株的基本生物学特性,包括对人肠上皮细胞Caco-2 BBE及小鼠巨噬细胞RAW 264.7的黏附、侵袭能力及对小鼠的半数致死量。结果显示,肠炎沙门菌sopE 2基因缺失对其生长、生化特性无影响;肠炎沙门菌C50336对Caco-2 BBE细胞的黏附率约为20%,侵袭率约为10%,对RAW264.7细胞的黏附率约为55%,侵袭率约为20%,sopE 2基因缺失对肠炎沙门菌C50336黏附能力无影响,侵袭能力有所下降,但无统计学差异;肠炎沙门菌C50336对小鼠的半数致死量为5.0×105CF U,sopE 2基因缺失株及回复株对小鼠的半数致死量均为3.2×105 CFU,表明sopE 2基因缺失对肠炎沙门菌的毒力无显著影响。本研究为进一步探讨sopE 2基因在肠炎沙门菌感染过程中的功能奠定了基础。     

布鲁氏菌bp26基因缺失株的构建

选择含有反向筛选基因sacB标记的pRE112质粒为自杀载体,利用等位基因交换的方法成功敲除了布鲁氏菌弱毒疫苗S19株、S2株、M5株的bp26基因,构建了具有非抗性基因标记的缺失株S19-Δbp26、S2-Δbp26、M5-Δbp26。将构建的重组自杀质粒pRE-Δbp26(缺失了bp26基因的681个碱基)电转化入布鲁氏菌后,经过5μg/mL氯霉素筛选单交换子和70g/L蔗糖筛选同源重组双交换子,用菌落PCR及DNA测序的方法进行验证。结果表明,bp26基因的缺失改造成功,连续传20代后菌落PCR及DNA测序的结果显示突变株具有遗传稳定性。以pRE112自杀质粒为基础构建无抗性基因标记的布鲁氏菌缺失株为布鲁氏菌的基因功能研究奠定了基础,同时Δbp26缺失株的构建可为新型布鲁氏菌疫苗的研制奠定基础。     

五株基因缺失的肠炎沙门菌免疫原性的研究

为了探讨ompR、spiA、rpoS、ompR-spiA、ompR-rpoS基因缺失株成为肠炎沙门菌减毒候选活疫苗的可能性,构建了3株rpoS、ompR-spiA、ompR-rpoS基因缺失株,通过口服方式把5株ompR、spiA、rpoS、ompR-spiA、ompR-rpoS基因缺失株接种BALB/c小鼠进行毒力测定和免疫保护性测定。结晶紫染色定量法显示,这5株基因缺失株生物被膜的形成能力显著降低;毒力测定显示,它们的半数致死量比野生株的高10 000倍,双基因缺失株的毒力更弱。血清抗体水平测定表明,各基因缺失株可诱导机体产生较高的IgG抗体,并于注射后第3周达到高峰;攻毒后ompR、spiA、rpoS、ompR-spiA和ompR-rpoS基因缺失株的免疫保护率分别为62.5%、50.0%、50.0%、50.0%和37.5%。结果表明,ompR基因缺失株可作为肠炎沙门菌减毒活疫苗的候选株。     

沙门菌R-M系统hsdM基因对转座子转座效率的抑制效应

转座子是一种能够在转座酶作用下随机插入到宿主基因组中的DNA可移动元件,常被用作挖掘宿主功能基因的工具。细菌宿主限制性修饰系统(R-M)能够稳定基因组,抑制转座子插入基因组中。为了分析沙门菌R-M系统对外源转座子插入的抑制效应,本研究利用自杀质粒的方法构建SL1344的hsdM基因缺失株,制备其相应的Mini-Tn5和TnSC189转座子突变库,通过平板计数,计算并比较转座效率,分析hsdM基因对转座子转座效率的抑制效应。结果显示,Mini-Tn5和TnSC189转座子对S06004的转座效率均显著高于SL1344和C50041,TnSC189对三种血清型沙门菌转座效率均高于Mini-Tn5。而hsdM基因缺失显著提高了对SL1344的转座效率,表明hsdM基因表达对转座子基因组插入存在显著的抑制效应。本研究证实,沙门菌hsdM基因能够抑制外源转座子插入和维持基因组稳定性的功能,为hsdM基因稳定基因组的机制研究奠定了基础。     

密度感应系统luxS基因对鼠伤寒沙门菌生物学特性及毒力的影响

通过构建鼠伤寒沙门菌luxS缺失株,研究其生物学特性及对Ⅵ型分泌系统(T6SS)的影响。利用Red同源重组系统构建鼠伤寒沙门菌luxS缺失株,比较野生株、luxS缺失株的生长特性、运动性、生物被膜、致病性等生物学特性的差异。利用荧光定量PCR、Western-blot对luxS基因缺失株T6SShcp1、hcp2和clpV基因转录水平和蛋白表达水平进行检测。结果显示,LuxS对鼠伤寒沙门菌生长速度、生物被膜形成能力及细胞黏附侵袭能力均无明显影响,但导致其运动性显著增强、致病力下降3.2倍,且不能合成自诱导分子2。在对数生长期和平台期,luxS基因均不影响T6SS核心组分Hcp1、Hcp2和ClpV的转录和表达。本研究表明,luxS基因缺失导致鼠伤寒沙门菌运动能力增强及毒力降低,但其不能影响T6SS核心组分的转录及表达。     

肠炎沙门菌sipA基因缺失株C50336ΔsipA的构建及鉴定

为研究sipA基因对肠炎沙门菌(Salmonella enteritidis)的生物学特性的影响,利用λ-Red同源重组系统构建肠炎沙门菌C50336的sipA基因缺失株,同时将sipA基因克隆至pBR322质粒,将回补质粒电转化至缺失株,成功构建了回补株。通过比较肠炎沙门菌野生株、缺失株以及回补株在生长特性、生化特性、遗传稳定性、对小鼠的半数致死量以及对Caco-2细胞的黏附侵袭能力的差异,发现肠炎沙门菌sipA基因缺失株具有良好的遗传稳定性;与野生株及回补株相比,其生长特性和生化特性未发生明显改变,对8周龄小鼠的毒力没有显著变化,不影响细菌对Caco-2细胞的黏附能力,但对Caco-2细胞的侵袭能力明显下降。上述研究结果为进一步研究sipA基因在肠炎沙门菌感染过程中的功能奠定了基础。     

鸡白痢沙门菌sifA基因缺失株的构建及其生物学特性的研究

为研究sifA基因对鸡白痢沙门菌致病性的影响,采用λ-red同源重组系统构建鸡白痢沙门菌S06004株的sifA基因缺失株S06004ΔsifA,同时构建该基因缺失株的回补株S06004ΔsifA(pBR322-sifA),并对该缺失株的生长特性、生化特性、遗传稳定性和毒力等生物学特性进行了研究。PCR和测序鉴定结果表明,成功构建了sifA基因缺失株S06004ΔsifA和该基因缺失株的回补株S06004ΔsifA(pBR322-sifA);生物学特性研究结果显示,sifA基因的缺失不影响鸡白痢沙门菌的生长特性和生化特性,且该缺失株具有良好的遗传稳定性,但其对3日龄雏鸡的LD50升高了39.3倍。本研究获得的减毒鸡白痢沙门菌sifA基因缺失株S06004ΔsifA为进一步研究鸡白痢沙门菌sifA基因的功能奠定了基础。     

携带猪流行性腹泻病毒S基因的减毒鼠伤寒沙门菌的构建与鉴定

为构建可有效抵抗猪流行性腹泻病毒(PEDV)入侵的诱导黏膜免疫反应的核酸疫苗,采用RTPCR方法扩增了PEDV SC-L株的S基因主要抗原编码区域(简称S1),插入pMD19-T载体,构建载体pMD19-T-S1,再将S1基因片段插入双启动子真核表达载体pVAXD中,构建了pVAXD-S1表达载体。经免疫荧光法鉴定S1基因可在COS-7细胞中正常表达后,将pVAXD-S1电转入减毒鼠伤寒沙门菌SL7207中,构建了携带S1基因的重组减毒沙门菌SL7207(pVAXD-S1),并对该重组菌株的生长曲线、携带质粒的稳定性、口服小鼠的安全性及目的基因在体内转录等特性进行了鉴定。结果显示,SL7207(pVAXD-S1)在含卡那霉素(100μg/mL)的培养环境中稳定性良好,以每只1×109 CFU口服免疫BALB/c小鼠具有良好的安全性,携带的S1基因能在小鼠回肠末端组织内正常转录及表达。本研究为深入开展减毒沙门菌疫苗菌株SL7207(pVAXD-S1)的免疫评价及构建PEDV与其他抗原基因联合免疫DNA疫苗奠定了基础。     

副猪嗜血杆菌5型galE基因缺失株HPS-YA-008ΔgalE的构建及鉴定

为构建副猪嗜血杆菌5型galE基因缺失株,本研究通过重叠PCR构建了galE基因的上、下游同源臂,然后将其连接到pRE112载体而构建了重组自杀性质粒pRE112ΔgalE;使重组质粒pRE112ΔgalE转化大肠杆菌X7213,与副猪嗜血杆菌接合转移,应用两步法筛选galE基因缺失株HPS-YA-008ΔgalE,用PCR方法验证galE基因的缺失突变。在此基础上进一步研究galE基因缺失株HPS-YA-008ΔgalE的生长特性、药物敏感性、对保育猪的毒力等生物学特性。结果,副猪嗜血杆菌血清5型galE基因缺失株HPS-YA-008ΔgalE构建成功,且缺失株的毒力已经被致弱,对药物的敏感性增加。本试验的研究结果为研制更加安全的副猪嗜血杆菌弱毒疫苗提供了实验材料。     

鸡白痢沙门菌S06004ΔspiC突变株的构建与鉴定

为了研究spiC基因对鸡白痢沙门菌致病性的影响,采用同源重组方法构建该基因缺失株。以鸡白痢沙门菌S06004基因组DNA为模板,PCR扩增spiC基因上、下游DNA片段作为等位基因;将上游片段、卡那霉素抗性基因(KmR)及下游片段依次连接并克隆到pGMB151自杀性质粒上,构建重组自杀质粒pGMB151-ΔspiC/KmR,通过大肠杆菌χ7213与鸡白痢沙门菌S06004固相杂交,将质粒转入S06004中,运用反向筛选法获得含KmR基因的spiC基因缺失株(ΔspiC/KmR);再使用编码FLP重组酶的温度敏感型质粒pCP20敲除KmR,获得无抗性ΔspiC。PCR鉴定和测序结果显示,spiC基因被成功缺失。血清型、生化特性、生长特性、耐药性等鉴定表明,S06004ΔspiC未发生理化特性改变。本研究成功构建了spiC基因缺失株S06004ΔspiC,为进一步研究鸡白痢沙门菌致病性变化及spiC基因的功能奠定了重要基础。     

鼠伤寒沙门氏菌Χ4550 FlhD基因缺失株的构建

为构建鼠伤寒沙门氏菌Χ4550FlhD基因缺失所致的鞭毛缺失株,采用PCR技术从减毒鼠伤寒沙门氏菌Χ4550基因组DNA中扩增出了鞭毛控制操纵子基因(FlhD)两侧翼基因片段,作为FlhD基因敲除所需的上臂和下臂的同源序列;以pKD4质粒为模板,扩增了卡那霉素(Km)抗性基因,并分别克隆入pMD18-T载体中,获得了重组质粒pMD-FlhD-U、pMD-FlhD-D和pMD-Km。将获得的上臂和下臂基因以及卡那霉素抗性基因通过拼接,构建重组质粒pMD-ΔFlhD/Km。将重组片段ΔFlhD/Km亚克隆入pG-MB151自杀质粒,并转化大肠杆菌χ7213,获得重组菌χ7213(pGMB151-ΔFlhD/Km)。将此细菌作为供体菌,与受体菌鼠伤寒沙门氏菌Χ4550进行固相杂交,经同源重组和抗生素筛选,获得鼠伤寒沙门氏菌Χ4550(ΔFlhD/Km)鞭毛缺失株。通过PCR扩增、动力学鉴定及电镜观察,显示鼠伤寒沙门氏菌Χ4550的FlhD基因已被成功敲除。证实,运用同源重组的方法可成功地敲除鼠伤寒沙门氏菌Χ4550的FlhD基因,并导致其鞭毛缺失,为鼠伤寒沙门氏菌鞭毛的功能研究奠定基础。