番鴨細小病毒玍P3基因的原核表達及鑒定

吳萌 王安平 吳海濤

摘要[目的]使番鴨細小病毒（DPV）VP3在原核表達系統(tǒng)中正確表達。[方法]根據番鴨細小病毒 VP3基因序列，設計一對特異性引物，利用PCR技術擴增出VP3基因；將其克隆至原核表達載體pET-32a，獲得重組表達載體pET-32a-VP3。將重組質粒轉化感受態(tài)細胞BL21（DE3），經IPTG誘導后，SDS-PAGE檢測重組蛋白。[結果]成功表達出與預期大小相符的重組蛋白，約89 kDa；且當IPTG濃度為1.2 mmol/L，誘導時間為6 h時蛋白表達量最大。[結論]該研究通過原核表達系統(tǒng)成功表達了DPV、VP3蛋白，并摸索了蛋白最佳表達條件。

關鍵詞番鴨細小病毒；VP3基因；原核表達

中圖分類號S852.65+7文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）35-0124-04

Abstract[Objective]To prepare the prokaryotic expression of VP3gene of Muscovy duck parvovirus.[Method]One pair of specific primers was designed to amplify VP3 gene by PCR.The amplified fragments were cloned into prokaryotic expression vector pET32a，and the recombinant plasmids were transformed into E.coli BL21（DE3）cells.The protein was expressed following IPTG induction，and detected by the SDSPAGE.[Result]The recombinant protein matched with the expected result was successfully expresssed，the size of the recombinant protein was about 89 kDa.When the concentration of IPTG was 1.2 mmol/L，the time was 6 h，the expression of protein was the largest.[Conclusion]The expression of VP3 protein of DPV was successfully expressed through the prokaryotic expression system，and the best expression conditions were explored.

Key wordsMuscovy duck parvovirus；VP3 gene；Prokaryotic expression

番鴨細小病毒病是由番鴨細小病毒（Muscovy duck parvovirus，DPV）引起的主要侵害3周齡以內雛番鴨的疫病[1-3]。該病在很多國家和地區(qū)均有流行，以腹瀉、喘氣和腳軟為主要癥狀[4]。該病的發(fā)病率較高、傳播迅速、造成番鴨大量死亡，且病鴨痊愈后機能障礙，成為僵鴨。DPV屬于細小病毒科依賴病毒屬，為單股線性DNA病毒。基因組全長約5.1 kb，含有2個開放閱讀框（Open Reading Frame；ORF），左側ORF編碼非結構蛋白NS，右側編碼結構蛋白。其中，VP3是最主要的結構蛋白，約占總蛋白的80%，能刺激機體產生抗體，是誘導機體產生保護性抗體的主要抗原[5]。該試驗通過原核表達系統(tǒng)成功表達DPV VP3蛋白，并摸索蛋白最佳表達條件，以期為進一步研究番鴨細小病毒奠定基礎。

1材料與分析

1.1材料

1.1.1病毒與菌種。DPV尿囊液、新城疫病毒（NDV）尿囊液、pET-32a載體、大腸桿菌DH5α、BL21（DE3）均由江蘇省農牧科技職業(yè)學院省獸用生物制藥高技術重點實驗室保存。

1.1.2酶類和主要試劑。

Pfu DNA Polymerase、限制性核酸內切酶BamH Ⅰ、Sac Ⅰ及T4 DNA連接酶、辣根過氧化物酶標記的羊抗鼠IgG、SDS-PAGE凝膠制備試劑盒和DNB顯色液購自康為世紀生物科技有限公司；蛋白胨和酵母提取物購自OXOID公司；異丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG）、氨芐青霉素（Ampicillin）購自Sigma公司。

1.1.3主要儀器。PCR儀（Applied Biosystems公司）；臺式低溫離心機（HITACHI公司）；生化培養(yǎng)箱（寧波江南儀器廠）；DYY-10C型電泳儀（北京市六一儀器廠）；凝膠成像系統(tǒng)（Tanon公司）；超聲波裂解儀（天津奧特賽恩斯儀器有限公司）；SDS-PAGE電泳儀及TE70X半干轉印裝置（BIO-RAD公司）；紫外分光光度計（HITACHI公司）。

1.2方法

1.2.1引物設計與合成。

參考GenBank中已發(fā)表的DPV VP3衣殼蛋白基因序列，設計1對用于擴增VP3基因的引物（上游插入BamH I酶切位點，下游插入Sac I酶切位點），由北京英濰捷基生物技術有限公司合成。引物序列為VP3-pET-F：5-TATGGATCCATGGCAGAGGGAGCAAGC-3， VP3-pET-R：5-TAAGAGCTCCAGATTCTGAGTCAAATACC-3，產物大小為1 602 bp。

1.2.2VP3目的基因的合成。

將含有DPV的雞胚尿囊液煮沸10 min，-20 ℃冷凍10～20 min， 4 ℃、10 000 r/min離心10 min，取上清液為PCR模板。PCR反應體系（25 μL）如下：

模板DNA 1 μL；PrimerF、PrimerR（25 mmol/ L）各1 μL；10×PCR Buffer 2.5 μL；dNTP（2.5 mmol/ L）2.5 μL；Pfu DNA Polymerase（5 U/μL）0.5 μL；dd H2O 16.5 μL。

PCR反應循環(huán)參數為94 ℃預變性3 min，94 ℃變性45 s，50 ℃退火30 s，72 ℃延伸2 min，30～35個循環(huán)后，72 ℃終延伸10 min。反應結束后，用0.8%瓊脂糖凝膠電泳對PCR產物進行檢測。

1.2.3重組表達載體pET-32a-VP3的構建。

1.2.3.1目的基因VP3與載體pET-32a的連接。PCR產物經瓊脂糖凝膠電泳分離后，回收目的基因，將目的基因VP3和質粒pET-32a分別經BamH I和Sac I雙酶切。回收酶切后的目的片段VP3和質粒pET-32a，經T4 DNA連接酶連接，連接體系（10 μL）如下：10×Buffer 1 μL；T4 DNA Ligase 0.5 μL；pET-32a 2 μL；目的片段VP3 5 μL；ddH2O 1.5 μL。22 ℃作用90 min，連接產物直接用于轉化。

1.2.3.2連接產物轉化感受態(tài)細胞。

根據《分子克隆實驗指南》（第3版）[6]所述，采用氯化鈣法制備CaCl2感受態(tài)細胞，以每管125 μL分裝。取連接產物3 μL加至1管DH5α感受態(tài)細胞中，冰浴30 min，42 ℃熱休克90 s，迅速冰浴2 min，而后加入800 μL LB培養(yǎng)基，37 ℃、140 r/min培養(yǎng)1 h。取200 μL菌液涂布于含有Amp+100 μg/mL的LB平板上， 37 ℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)12～16 h。

1.2.3.3重組質粒的酶切鑒定及測序。

隨機挑取上述平板中數個單菌落，分別接種于5 mL 含Amp+100 μg/mL的LB液體培養(yǎng)基中，37 ℃、220 r/min搖床培養(yǎng)過夜。取過夜菌為模板，VP3-pET-F、VP3-pET-R為上下游引物，進行PCR。將PCR初步鑒定為陽性的菌株提取質粒，獲得重組質粒pET-32a-VP3。

將重組質粒pET-32a-VP3分別經BamH I單酶切以及BamH I和Sac I雙酶切，雙酶切反應體系（40 μL）如下：

重組質粒30 μL；BamH Ⅰ 0.5 μL；Sac Ⅰ 0.5 μL；10×Buffer BamH Ⅰ 4 μL；10×Buffer Sac Ⅰ 4 μL；ddH2O 1 μL。單酶切反應體系（40 μL）如下：重組質粒30 μL；BamH Ⅰ 0.5 μL；10×Buffer BamH Ⅰ 4 μL；ddH2O 5.5 μL。37 ℃水浴3～4 h，取10 μL酶切產物進行0.8%瓊脂糖凝膠電泳鑒定。

將酶切鑒定正確的重組菌送至測序公司測序，測序后正確的即為陽性重組表達載體pET-32a-VP3。

1.2.4重組蛋白的誘導表達及鑒定。

1.2.4.1重組蛋白的誘導表達。

將鑒定正確的表達載體pET-32a-VP3的重組質粒和載體pET-32a質粒分別轉化BL21（DE3）感受態(tài)細胞。挑取重組菌BL21（pET-32a-VP3）及宿主菌BL21（pET-32a）單菌落，接種于5 mL含有Amp+ 100 μg/mL的LB液體培養(yǎng)基，37 ℃、220 r/min 培養(yǎng)過夜，即為種子液。

12～16 h后，將種子液分別轉接種于5 mL含有Amp+的LB液體培養(yǎng)基中，37 ℃、220 r/min搖床培養(yǎng)約3 h，當OD600達0.6～0.8時，向其中分別加入IPTG（終濃度為1 mmol/L），37 ℃、220 r/min搖床中繼續(xù)培養(yǎng)6 h。

1.2.4.2表達條件的優(yōu)化。

（1）IPTG濃度的優(yōu)化。將種子液轉接種于30 mL含有Amp+的LB液體培養(yǎng)基，37 ℃、220 r/min振搖培養(yǎng)。當OD600等于0.6時，將30 mL菌液平均分裝到6支試管，向其中分別加入IPTG（終濃度分別為0.2、0.4、0.8、1.0、1.2、1.5 mmol/L），37 ℃、220 r/min搖床中繼續(xù)培養(yǎng)6 h。

（2）誘導時間的優(yōu)化。將種子液轉接種于30 mL含有Amp+的LB液體培養(yǎng)基，37 ℃、220 r/min培養(yǎng)。當OD600等于0.6時，向其中加入IPTG（終濃度為1 mmol/L），在37 ℃、220 r/min搖床中繼續(xù)培養(yǎng)。當誘導時間為2、4、6、8 h及過夜后，分別收集5 mL誘導的菌液。

1.2.4.3重組蛋白SDS-PAGE分析和Western blot檢測。

將上述菌液分別離心，收集菌體，而后冰浴中超聲波裂解，離心，取上清，沉淀以500 μL PBS重懸。分別取裂解上清液、沉淀與5×SDS Loading Buffer混合，煮沸10 min，上樣進行SDS-PAGE分析。

并對重組蛋白和空載體蛋白進行Western blot檢測，以5%脫脂乳封閉，以抗His標簽蛋白的鼠單抗為檢測一抗，在DAB顯色試劑盒作用下顯色觀察結果。

2結果與分析

2.1VP3基因的克隆PCR結果經0.8%瓊脂糖凝膠電泳檢測，出現1條大小約1 600 bp的條帶，與預期相符，初步判斷為目的片段VP3，結果見圖1。

2.2重組表達載體pET-32a-VP3的構建與酶切鑒定

將重組質粒經BamH Ⅰ和Sac Ⅰ 雙酶切，瓊脂糖凝膠電泳后，產生與預期大小相符的2個條帶，分別為1 600、5 900 bp；經BamH Ⅰ 單酶切后產生1條約7 500 bp大小的片段，與預期結果相符。測序結果顯示，目的片段VP3序列正確，且閱讀框正確，酶切鑒定結果見圖2。

2.3重組蛋白pET-32a-VP3的SDS-PAGE分析

重組菌BL21（pET-32a-VP3）經IPTG誘導表達，收集菌體，以PBS溶液重懸，超聲裂解，SDS-PAGE分析。結果表明，重組菌獲得了表達，蛋白大小約89 kDa，與預期結果相符，且以包涵體形式存在，SDS-PAGE結果見圖3。重組蛋白能與His標簽蛋白的鼠單抗特異性反應，在約89 kDa處出現條帶（圖4）。

2.4表達條件的優(yōu)化

重組菌BL21（pET-32a-VP3）隨著誘導劑IPTG濃度的增加，重組蛋白的表達量逐漸增加，當IPTG的總濃度為1.2 mmol/L時，蛋白表達量達頂峰，結果見圖5。

重組菌BL21（pET-32a-VP3）隨著誘導時間的增加，重組蛋白表達量增加，當誘導時間達6 h時，表達量最大（圖6）。

3結論與討論

番鴨細小病毒（DPV）的VP基因相互重疊，雖然起始密碼子不在同一位置，但終止密碼子在同一位點。編碼3種結構蛋白VP1、VP2、VP3的基因起始密碼子分別位于2 450、2 885、3 044 nt[7]，所以VP1含有組成VP2、VP3的全部氨基酸序列， VP2在蛋白酶的作用下裂解出VP3。VP3是最主要的結構蛋白，能刺激機體產生保護性抗體[8]。

該研究將番鴨細小病毒的VP3基因克隆到pET-32a載體上，在原核表達體系中經IPTG誘導，表達出大小約89 kDa的VP3重組蛋白；且當IPTG濃度為1.2 mmol/L，誘導時間為6 h時蛋白表達量最大。

該研究成功獲得了DPV重組蛋白，為DPV 的研究以及番鴨細小病毒疫苗的研制提供了參考資料。

參考文獻

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