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      豬圓環(huán)病毒2型Rep'蛋白單克隆抗體制備及其抗原表位鑒定

      2013-08-30 01:24:58劉建波吳洪麗王一平危艷武唐青海李勝斌劉長(zhǎng)明
      關(guān)鍵詞:桿狀病毒表位抗原

      劉 丹,劉建波,吳洪麗,王一平,危艷武,唐青海,李勝斌,魏 萍,劉長(zhǎng)明*

      (1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所獸醫(yī)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/豬傳染病研究室,黑龍江哈爾濱 150001;2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院,黑龍江哈爾濱 1500301)

      豬圓環(huán)病毒(Porcine circovirses,PCVs)分為PCV1和PCV2兩種血清型,并在豬群中廣泛流行,但PCV1不引起臨床癥狀,而PCV2被證明是斷奶仔豬多系統(tǒng)衰竭綜合征(PMWS)的主要病原[1]。PCV2還與豬皮炎與腎炎綜合征(PDNS)、母豬繁殖障礙及增生性壞死性肺炎(PNP)、呼吸道疾病綜合征(PRDC)、肉芽腫性腸炎和間質(zhì)性肺炎等疾病有關(guān)[2-4],統(tǒng)稱為豬圓環(huán)病毒?。≒CVD)[1]。PCV2能夠破壞豬體免疫系統(tǒng),造成免疫抑制,誘發(fā)多種病原混合感染或繼發(fā)感染,導(dǎo)致難以控制的嚴(yán)重疾病[1]。

      PCVs基因組由單股負(fù)鏈閉合環(huán)狀DNA構(gòu)成,其中 PCV1含 1 759 nt, PCV2含 1 766 nt~1 768 nt,由2個(gè)大的反義開放閱讀框架(ORF1和ORF2),其中ORF1編碼Rep蛋白參與病毒的復(fù)制,是病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白;ORF2編碼的Cap蛋白是病毒的主要結(jié)構(gòu)蛋白[5]。PCV1與PCV2之間具有低水平的抗原交叉反應(yīng),主要與Rep蛋白同源性高有關(guān)[5-6]。PCV2-Rep基因?yàn)?45 nt,編碼314個(gè)氨基酸(aa),分子量為36 ku,預(yù)測(cè)有3個(gè)潛在糖基化位點(diǎn)。在病毒復(fù)制中PCV2-ORF1轉(zhuǎn)錄本mRNA第417 nt~799 nt處發(fā)生剪接,產(chǎn)生截短的Rep'蛋白,由178個(gè)aa組成,分子量為20.4 ku。剪接過程中Rep'蛋白C-末端閱讀框移位,導(dǎo)致了Rep'與Rep蛋白第140位后C末端氨基酸序列完全不同[7]。研究表明,Rep和Rep'的結(jié)合位點(diǎn)位于ORF1與ORF2間莖-環(huán)結(jié)構(gòu)區(qū),兩者為病毒復(fù)制必須的[5]。有關(guān)PCV2-Rep'抗原表位的研究還未見報(bào)道[8]。本研究利用桿狀病毒表達(dá)的PCV2-rRep'蛋白免疫鼠制備MAb,并利用MAb對(duì)PCV2-Rep'抗原表位進(jìn)行鑒定,為進(jìn)一步開展該病毒分子生物學(xué)及診斷技術(shù)的研究奠定基礎(chǔ)。

      1 材料和方法

      1.1 主要試劑、細(xì)胞及動(dòng)物 弗氏佐劑、HAT、HT混合鹽及兔抗鼠酶標(biāo)IgG(HRP-IgG)均購(gòu)自Sigma公司;ABTS購(gòu)自BBI公司;預(yù)染蛋白Marker購(gòu)自Fermentas公司;Mouse MonoAb-ID Kit(HRP)和Ni-NTA親和層析試劑盒購(gòu)自Invitrogen公司。6~8周齡雌性BALB/c鼠由本所實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。

      1.2 重組蛋白的表達(dá)與純化 重組桿狀病毒表達(dá)PCV2-rRep'和PCV2-rRep蛋白的毒株構(gòu)建及鑒定見文獻(xiàn)[9],按照Ni-NTA親和層析試劑盒操作說明書方法純化重組蛋白。以SDS-PAGE進(jìn)行蛋白電泳分析,紫外法凝膠掃描確定蛋白純度。

      1.3 動(dòng)物免疫與細(xì)胞融合 將純化的重組PCV2-rRep'蛋白與弗氏佐劑乳化制備免疫原,免疫小鼠程序按文獻(xiàn)[10]。將重組桿狀病毒表達(dá)純化的PCV2-rRep'蛋白作為檢測(cè)抗原,以間接ELISA法用于MAb陽(yáng)性雜交瘤細(xì)胞株篩選,操作程序參考文獻(xiàn)[10],P/N≥2.1判為陽(yáng)性,免疫鼠血清抗體效價(jià)達(dá)1∶10 000以上用于細(xì)胞融合。細(xì)胞融合參考文獻(xiàn)[10],以50%的聚乙二醇(PEG 1450)溶液對(duì)骨髓瘤細(xì)胞(SP2/0)與免疫鼠脾細(xì)胞按1∶5比例進(jìn)行細(xì)胞融合。采用間接ELISA進(jìn)行檢測(cè)篩選呈陽(yáng)性反應(yīng)雜交瘤細(xì)胞株進(jìn)行3次克隆純化。

      1.4 MAb亞類鑒定 按照Mouse MonoAb-ID Kit(HRP)試劑盒對(duì)MAb亞類進(jìn)行鑒定,操作按說明書方法進(jìn)行;腹水制備參考文獻(xiàn)[10]的方法。

      1.5 MAb免疫活性鑒定 用重組桿狀病毒表達(dá)的PCV2-rRep'和PCV2-rRep蛋白,以野生型桿狀病毒表達(dá)產(chǎn)物和健康Sf-21細(xì)胞作為陰性對(duì)照組,對(duì)制備的MAb進(jìn)行western blot鑒定,操作程序參考文獻(xiàn)[10]。

      1.6 MAb抗原交叉反應(yīng)鑒定 按文獻(xiàn)[11]方法制備IPMA反應(yīng)板,設(shè)PCV1與PCV2接種孔及未接種病毒對(duì)照孔,用MAb細(xì)胞培養(yǎng)上清進(jìn)行PCV1和PCV2抗原交叉試驗(yàn),光學(xué)顯微鏡觀察判定。

      1.7 肽掃描法抗原識(shí)別表位初步定位 根據(jù)GenBank中PCV2基因(HM 038034)序列,采用DNASTAR(Ver.7.2.1)軟件對(duì)PCV2-LG株編碼的Rep'蛋白基因(537 nt)推導(dǎo)出氨基酸序列,設(shè)計(jì)合成覆蓋了該蛋白全部aa序列,以相互重疊6個(gè)aa的9個(gè)短肽,每段長(zhǎng)度均為25 aa(表1)。短肽合成由上海吉爾生化有限公司完成。以合成肽作為包被抗原進(jìn)行間接ELISA測(cè)定,包被濃度為20μg/mL,同設(shè)SP2/0上清作為陰性對(duì)照。

      1.8 肽掃描法抗原識(shí)別表位精確定位 為更精確的確定抗原表位,將Rep'A-4片段對(duì)應(yīng)的氨基酸序列從N端和C端的兩側(cè)以2個(gè)aa殘基為單位順移直到C末端與N末端肽段重合為止,共合成9條短肽,每段長(zhǎng)度均為15 aa(表2)。將合成肽作為包被抗原進(jìn)行間接ELISA測(cè)定,包被濃度為20μg/mL,同設(shè)SP2/0上清為對(duì)照。

      表1 根據(jù)PCV2-Rep'蛋白編碼氨基酸序列設(shè)計(jì)的合成多肽序列Table 1 Design of the synthesized peptide sequence overlapping PCV2-Rep'coding region

      表2 覆蓋Rep'-4段區(qū)合成肽序列設(shè)計(jì)Table 2 Design of the synthesized peptide sequence overlapping the Rep'-4 region

      2 結(jié) 果

      2.1 MAb制備及篩選 以純化的PCV2-rRep'蛋白免疫小鼠脾臟細(xì)胞與SP2/0骨髓瘤細(xì)胞融合,經(jīng)間接ELISA檢測(cè)雜交瘤細(xì)胞培養(yǎng)上清,篩選到一株能夠分泌抗PCV2-Rep'蛋白的MAb陽(yáng)性雜交瘤細(xì)胞株,命名為3D1株。該細(xì)胞株經(jīng)3次克隆純化,并連續(xù)傳10代,經(jīng)凍存與復(fù)蘇,表明分泌MAb能力穩(wěn)定。

      2.2 MAb亞類與效價(jià)測(cè)定 對(duì)MAb亞類鑒定結(jié)果表明,3D1株 MAb屬于 IgG1,輕鏈為 κ;間接ELISA測(cè)定培養(yǎng)上清抗體效價(jià)為1∶1 600,腹水效價(jià)為 1∶819 200。

      2.3 MAb免疫活性鑒定 以3D1 MAb與重組桿狀病毒表達(dá)的PCV2-rRep'和PCV2-rRep蛋白進(jìn)行western blot,試驗(yàn)結(jié)果顯示,這株MAb與rRep'和rRep重組蛋白在20.4 ku和36.0 ku處出現(xiàn)特異性反應(yīng)條帶(圖1),表明該株MAb具有良好的特異性和反應(yīng)原性。

      圖1 3D1 MAb的western blot免疫活性鑒定Fig.1 Identification of 3D1 MAb against PCV2-rRep protein by western blot

      2.4 MAb特異性鑒定 用MAb對(duì)PCV2感染細(xì)胞中 Rep'蛋白抗原進(jìn)行了IPMA檢測(cè)(圖2)。MAb與PCV2感染陽(yáng)性細(xì)胞反應(yīng)呈棕紅色(2A),與PCV2陽(yáng)性血清反應(yīng)情況相似(2B),健康對(duì)照細(xì)胞無著色反應(yīng)(2C)。結(jié)果表明,該單抗能夠與PCV2感染細(xì)胞中Rep'蛋白抗原產(chǎn)生特異性反應(yīng)。同設(shè)另一組試驗(yàn)是用該MAb與PCV1-G株感染細(xì)胞檢測(cè)結(jié)果為陰性,證明3D1株MAb僅與PCV2發(fā)生特異性反應(yīng),而與PCV1無交叉反應(yīng),結(jié)果未顯示。

      圖2 用MAb對(duì)PCV2感染細(xì)胞中Rep'抗原的IPMA鑒定Fig.2 Identification of the Rep'antigen in in PCV2-infected cells by IPMA using MAb

      2.5 抗原識(shí)別表位的初步定位 為了確定該MAb針對(duì)的PCV2-Rep'蛋白抗原表位,以MAb培養(yǎng)上清與合成的9段多肽進(jìn)行ELISA檢測(cè)結(jié)果如圖3所示,這株單抗僅與Rep'A-4肽段抗原產(chǎn)生陽(yáng)性反應(yīng),與其它肽段呈陰性,表明MAb對(duì)應(yīng)的抗原表位位于Rep'A-4片段。

      2.6 抗原識(shí)別表位的精確定位 根據(jù)Rep'A-4片段25個(gè)aa序列,再設(shè)計(jì)合成9條短肽,即Rep'A-4-1~9,各肽段間相差2個(gè)aa,以此合成肽作為包被抗原進(jìn)行ELISA檢測(cè)結(jié)果如圖4所示。這株MAb可與Rep'A-4-1、Rep'A-4-8、Rep'A-4-9肽段產(chǎn)生陽(yáng)性反應(yīng),與其他肽段呈陰性,表明該MAb的抗原識(shí)別表位由13個(gè)aa組成,確定核心序列為61FAN-

      圖3 用3D1株MAb對(duì)PCV2-Rep'抗原識(shí)別表位的初步定位Fig.3 Mapping of PCV2-Rep'recognition epitope w ith 25 peptide by ELISA

      圖4 3D1Mab對(duì)PCV2-Rep'抗原識(shí)別表位的精確定位Fig.4 Finemapping of PCV2-Rep'antigen recognition epitopes

      3 討論

      隨著PCV2滅活疫苗的廣泛應(yīng)用,使該病流行得到有效控制,但由此也產(chǎn)生了疫苗免疫與自然野毒感染間鑒別診斷的問題。因此,建立一種檢測(cè)抗PCV2非結(jié)構(gòu)Rep'和Rep蛋白抗體方法,與本實(shí)驗(yàn)室建立檢測(cè)PCV2-Cap蛋白抗體的方法相結(jié)合[12],可以用于PCV2滅活疫苗及Cap亞單位疫苗免疫與自然野毒感染動(dòng)物之間的血清學(xué)鑒別診斷。

      利用桿狀病毒表達(dá)的PCV2-Rep'蛋白作為免疫原制備MAb,具有抗原制備較全病毒容易,且純度高,免疫原性好等優(yōu)勢(shì)[10]。在MAb篩選中使用了野生型桿狀病毒表達(dá)產(chǎn)物和正常昆蟲細(xì)胞作為對(duì)照進(jìn)行平行檢測(cè),排除了非特異性。通過western-blot顯示,制備的MAb不僅可以識(shí)別重組桿狀病毒表達(dá)的剪切Rep'蛋白,也可與重組桿狀病毒表達(dá)的全長(zhǎng)Rep蛋白產(chǎn)生良好的免疫反應(yīng)。抗原表位鑒定結(jié)果表明,其對(duì)應(yīng)的核心序列為61FANFVKKQTFNKV73,該區(qū)域與Rep蛋白N端編碼區(qū)相同,屬于Rep'和Rep蛋白共有的同一線性抗原表位。Tao等利用MAb鑒定出PCV2-Rep蛋白2個(gè)線性抗原表位aa 39~aa 46和aa 99~aa 106[13],與本研究鑒定的抗原表位不同,該表位屬于為首次鑒定。由于PCV1與PCV2在ORF1編碼序列同源性高達(dá)83%,存在一定抗原交叉反應(yīng)[5]。本實(shí)驗(yàn)以PCV1-G株、NMB株、Jiang su株、Tianjin株編碼的PCV1-Rep蛋白的序列(58FANFAKKQTFNKV70)對(duì)比顯示,與本研究鑒定的表位核心區(qū)僅差一個(gè)氨基酸殘基(PCV2∶65V/PCV1∶62A)。3D1 MAb僅與PCV2發(fā)生反應(yīng),而與PCV1無交叉反應(yīng),表明該單抗適用于PCV2-Cap亞單位疫苗免疫與自然野毒感染動(dòng)物間鑒別診斷的目的。

      對(duì)該病毒復(fù)制機(jī)理表明,Rep'和Rep是病毒復(fù)制所必須的,它們共同參與了啟動(dòng)復(fù)制[14-15]。鑒于Rep'和Rep蛋白在轉(zhuǎn)錄剪切過程中C末端發(fā)生閱讀框移位,導(dǎo)致了二者抗原性與作用機(jī)理可能存在很大不同。因此,該MAb為今后深入開展病毒復(fù)制機(jī)理研究提供了條件。

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