利用mCherry荧光蛋白报告布鲁氏菌VirB启动子体外活性质粒的构建及应用.pdf
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1、-0034-07网络首发时间:2 0 2 3-0 9-2 22024,54(01):34-40中国兽医科学2024,54(01)ChineseVeterinaryScienceDOI:10.16656/j.issn.1673-4696.2023.0217中图分类号:S852.614文献标志码:A文章编号:16 7 3-46 96(2 0 2 4)0利用mCherry荧光蛋白报告布鲁氏菌VirB启动子体外活性质粒的构建及应用陈彪,王振华,鲍佳鹏,冯紫佳,杨晓彤,孙悦,许行3,郑可4许玉静5,侯桂芳5,秦建华1*(1.河北农业大学,河北保定071000;2.石家庄圣博生物科技有限公司,河北石家庄0
2、50031;3.河北科技大学,河北石家庄050018;4.广西壮族自治区人民医院,广西南宁530021;5.河北省动物疫病预防控制中心,河北石家庄050026)摘要:布鲁氏菌病是由布鲁氏菌感染引起的人畜共患传染病,对养殖业的发展和人类的公共健康安全有着严重的危害。由VirB编码的IV型分泌系统(T4SS)为布鲁氏菌重要的毒力因子,布鲁氏菌侵染细胞后,吞噬体酸化被证实是VirB启动T4SS的主要信号,利用mCherry红色荧光蛋白作为报告基因,构建可以在体外酸性环境中检测VirB启动子活性的质粒,对于研究布鲁氏菌毒力基因的表达具有重要意义。以pBE-1质粒为骨架,构建质粒pBE-1-VirB-m
3、Cherry,以pBE-1-ptrc-mCherry质粒为阳性对照,通过电穿孔法转入布鲁氏菌S2株中,构建工程菌株S2(pBE-1-ptrc-mCherry)和S2(p BE-1-Vi r B-m Ch e r r y)。体外酸性环境下诱导工程菌株S2(pBE-1-VirB-mCherry),结果显示,mCherry荧光蛋白可以精准地报告VirB启动子的活性。结果表明,构建了利用mCherry荧光蛋白报告布鲁氏菌VirB启动子活性的质粒,并验证mCherry荧光蛋白可以精准反应布鲁氏菌VirB启动子在体外的活性,为研究布鲁氏菌毒力基因,揭示其IV型分泌系统致病机制奠定基础。关键词:mCherr
4、y荧光蛋白;布鲁氏菌;VirB启动子;IV型分泌系统Construction and application of in vitro active plasmids of the BrucellaVirB promoter were reported using mCherry fluorescent proteinCHEN Biao,WANG Zhenhua,BAO Jiapeng,FENG Zijia,YANG Xiaotong,SUN Yue,XU Hang,ZHENG Ke1,XU Yujing,HOU Guifang,QIN Jianhual*(1.Agricultural Univ
5、ersity of Hebei,Baoding 071000,China;2.Shengbo Biotechnology Co.,Ltd.,Shijiazhuang 050031,China;3.University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China;4.People s Hospital of Guangxi Zhuang A utonomousRegion,Nanning 530021,China;5.Hebei Animal Disease Prevention and Control Center,Shijiazhu
6、ang 050026,China)Abatract:Brucellosis is a zoonotic disease caused by Brucella infection,which has serious harmto the development of breeding industry and human public health and safety.Type IV secretion systems(T4sS)encoded by VirB are important virulence factors of Brucella.After Brucella infects
7、cells,phagosome acidification is confirmed to be the main signal for VirB to initiate T4SS.Using mCherry redfluorescent protein as a reporter gene,a plasmid that can detect VirB promoter activity in an acidicenvironment in vitro is constructed,which is important for studying the expression of Brucel
8、la viru-收稿日期:2 0 2 3-0 7-11;修回日期:2 0 2 3-0 9-18基金项目:河北省现代农业产业技术体系第三期奶牛创新团队建设项目(HBCT2023180201);石家庄圣博生物科技有限公司研发基金项目(SBSW202201)作者简介:陈彪(1998-),男,河北廊坊人,硕士生,研究方向为奶牛病学,E-mail:136 312 50 97 q q.c o m。*通讯作者:秦建华(196 4-),男,教授,博士,研究方向为寄生虫和奶牛病学E-mail:q j h q q q 12 6.c o m。35陈彪等:利用mChe灾光蛋日报告布鲁氏菌VirB启动子体外活性质粒的构
9、建及应用第1期lence genes.Plasmid pBE-1-VirB-mCherry was constructed with pBE-1 plasmid as backbone and transferredinto Brucella S2 strain by electroporation with pBE-1-ptrc-mCherry plasmid as positive control.Recom-binant strains S2(pBE-1-ptrc-mCherry)and S2(pBE-1-VirB-mCherry)were constructed.Recombinant
10、 strainS2(pBE-1-VirB-mCherry)was induced in acidic environment in vitro.The results showed that mCherryfluorescent protein could accurately report the activity of VirB promoter.In conculsion that of aplasmid was constructed to report the activity of Brucella VirB promoter using mCherry fluorescentpr
11、otein,and it was verified that mCherry fluorescent protein could accurately reflect the activity ofBrucella VirB promoter in vitro,which laid a foundation for studying Brucella virulence genes and re-vealing the pathogenic mechanism of its type IV secretion system.Key words:mCherry fluorescent prote
12、in;Brucella;VirB promoter;type IV secretion system*Corresponding author:QIN Jian-hua,E-mail:布鲁氏菌病(Brucellosis)简称布病,是由布鲁氏菌引起的一种人畜共患病。布鲁氏菌感染动物后主要侵害动物的生殖系统,表现为流产、睾丸炎和附睾炎等,人类主要通过接触患病动物或食用带有病原菌的动物副产品而感染,该病在世界范围内广泛流行,极难清除,对畜牧业发展带来了极大的威胁。布鲁氏菌感染的主要途径是通过胞内感染,由VirB启动子编码的IV型分泌系统(typeIVsecretionsystems,T4SS)为布鲁
13、氏菌重要的毒力因子,T4SS对于布鲁氏菌在细胞内存活和繁殖是至关重要的,吞噬体酸化被证明是诱导T4SS启动的主要信号,可以使VirB启动子在巨噬细胞内特异性启动2 。mCherry荧光蛋白也叫樱桃荧光蛋白,是从蘑菇珊瑚(mushroom coral)分离出来的单体红色荧光蛋白,相对于其他单体荧光蛋白,mCherry因其颜色和单体分子的光稳定性,所以比其他的荧光蛋白标签更加优异,因此作为报告基因检测VirB启动子的体外活性具有很大的应用潜力。1材料与方法1.1菌种及试剂布鲁氏菌活疫苗(S2,批号2 0 2 30 0 2)购自天康生物制药有限公司。pBE-1质粒和pBE-1-ptrc-mCherr
14、y质粒由石家庄圣博生物有限公司保存。大肠杆菌(Escherichiacoli,E.coli)Match1-T1感受态细胞购自上海唯地生物技术有限公司。质粒快速小提试剂盒、琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒购自上海迈跟生物科技有限公司。细菌基因组DNA提取试剂盒购自天根生化科技(北京)有限公司。BsaI-HFv2限制性内切酶、T4DNALigase购自NewEnglandBiolabs 公司。Phanta Max Super-Fidelity DNAPoly-merase购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司。2XTaqPCRStarMix购自北京康润诚业生物科技有限公司。ProteinFind Anti-
15、His Mouse MonoclonalAntibody购自北京全式金生物技术有限公司。硝酸纤维素印迹膜(NC印迹膜,规格为0.2 2 m)、T RI z o l购自生工生物工程(上海)股份有限公司。DEPC购自北京博奥拓达科技有限公司。PrimeScriptMRTreagentKitwithgDNAEraser(Perfect Real-time)购自宝日医生物技术有限公司。HieffUNICONUniversalBlueqPCRSYBRGreenMasterMix购自上海翌圣生物科技有限公司。RNALaterTM动物组织RNA稳定保存液购自碧云天生物技术有限公司。DAB显色试剂盒购自北京酷
16、来搏科技有限公司。Omni-Easy一步法PAGE凝胶快速制备试剂盒购自上海雅酶生物医药科技有限公司。TSB培养基、苯酚、无水乙醇分析纯购自国药集团化学试剂有限公司。GEM培养基参考文献3 配方配制,每升含有MgSO47H,O0.2g,Cit-ric acid H,O 2.0 g,K,HPO4 10 g,NaNHHPO4 4H,O3.5g,葡萄糖2 0 g。矿物油购自生工生物工程(上海)股份有限公司1.2仪器及设备PCR仪及qPCR仪购自天隆科技有限公司。生物安全柜、COz培养箱购自Labconco公司。电泳仪电源、凝胶成像系统、半干电转仪购自北京君意东方电泳设备有限公司。微量分光光度计、电转
17、仪、Bio-RadSDS-PAGE制胶器及电泳系统购自伯乐生命医学产品(上海)有限公司。高速离心机、恒温摇床购自山东博科生物产业有限公司。酶标仪购自美国伯腾仪器有限公司。多功能化学发光成像系统购自德国耶拿分析仪器股份公司1.3引物PCR引物见表1,由生工生物工程(上海)股份有限公司合成1.4布鲁氏菌S2菌株DNA的提取将布鲁氏菌S2疫苗株划线分离于TSA平皿36第54卷中国兽医科学表1PCR引物序列Table1PCR primer sequences引物名称引物序列(5 3)PrimersnamePrimerssequencepBE-1-FGGCTACGGTCTCCCTCTACCCCGTAGA
18、AAAGATCAAAGGATCpBE-1-RGGCTACGGTCTCCGTAAGTTAGCTCACTCATTAGGCACCGGCTACGGTCTCCCCAATAATTCTAGA-mCherry-FGATTAAAGAGGAGAATACTmCherry-RGGCTACGGTCTCCAGAGCGGATAACAATTTCACACAGVirB-FGGCTACGGTCTCCTTACCTTGTTCACCGGCTAGCTGAAATCVirB-RGGCTACGGTCTCCTTGGAGGATCGTCTCCTTCTCAGAGAATGGJP-FCGGTGCCTAATGAGTGAGCTAAJP-RCTTGAAGCGCA
19、TGAACTCC16s RNA-FTAAGGGGACTGCCGGTGATA16s RNA-RTGCAGAGTGCAATCCGAACTmCherry-RT-FGGTACCCAAACCGCCAAACTmCherry-RT-RTCCCACTTAAAGCCTTCCGG上,37 培养3d后取出,挑取单菌落接于10 mLTSB培养基中培养2 4h,培养完成后使用高压蒸汽灭活法灭活,分装于1.5mLEP管中置于4保存。取1支灭活后的布鲁氏菌S2疫苗株菌液,按照细菌基因组DNA提取试剂盒操作,提取完成后于一2 0 保存。1.5质粒的构建以pBE-1质粒为模板,使用引物pBE-1-F/R为引物PCR扩增制备线性
20、化的pBE-1质粒;以pBE-1-ptrc-mCherry质粒为模板,使用引物mCherry-F/R为引物PCR扩增mCherry基因片段;以布鲁氏菌S2菌株DNA为模板,使用引物VirB-F/R为引物PCR扩增VirB基因启动子片段。使用0.8%琼脂糖凝胶电泳检测目的条带位置正确后,使用琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒对目的片段进行回收纯化操作,完成后使用微量分光光度计进行定量,对回收产物进行琼脂糖凝胶电泳检测,结果正确后将回收产物置于4保存备用将 Bsa I-HFv2和T4DNA Ligase混成 GoldenGate EnzymeMix后,使用GoldenGate方法将胶回收产物和线性化的pB
21、E-1质粒连接,将5LGold-enGate产物转化人Match1-T1感受态细胞中,然后涂布于含有卡那霉素的LB琼脂培养基上(千分之一加人50 mg/mL卡那霉素),筛选阳性克隆,将挑选的阳性克隆接种至含有卡那霉素的LB液体培养基中(千分之一加入50 mg/mL卡那霉素),37 200r/min培养3h,使用引物JP-F/R进行菌液PCR检测,选取2 个PCR正确的菌液进行质粒提取并送测序分析,将测序结果正确的重组质粒命名为pBE-1-VirB-mCherry1.6布鲁氏菌工程菌株的构建布鲁氏菌S2菌接人TSB培养基中,37 18 0r/min培养至对数生长前期(Doo为0.6),15静置3
22、0min,3718 0 r/m i n 培养2 0 min后放置冰上,42400g离心7 min收集沉淀菌体,使用去离子水洗涤菌体3次,加人10 mLBuffer(10%甘油,0.5%海藻糖,1mmol/LDTT)重悬菌体,分装于1.5mLEP管中于一8 0 保存。取2 只分装好的布鲁氏菌感受态分别加人30 ng的pBE-1-VirB-mCherry和pBE-1-ptrc-mCherry质粒,3.0 kV作用4ms,将质粒经电穿孔法转化至布鲁氏菌S2菌株感受态细胞中,加人50 0 L无抗的TSB培养基复苏6 h,取50 L菌液涂布含有卡那霉素的TSA平皿(千分之一加入50mg/mL卡那霉素)中
23、筛选阳性克隆菌落,构建S2(pBE-1-ptrc-mCherry)和 S2(p BE-1-Vi r B-m Ch e r-ry)工程菌株,挑取单菌落,接人含有卡那霉素的TSB培养基中(千分之一加人50 mg/mL卡那霉素),37 180r/min培养12 h,培养完成后于4保存备用。1.7体外低pH值诱导将S2(p BE-1-Vi r B-m Ch e r r y)工程菌株培养于10mLTSB培养基中,将培养至对数生长中期(D6o0为1.0)的菌液2 40 0 g离心7 min收集菌体,将收集的菌体重悬于10 mLpH4.0的GEM培养基中(千分之一加入50 mg/mL卡那霉素),诱导3、6、
24、9、12h后,菌液加人1mLRNALaterIM动物组织RNA稳定保存液作用10 min,分装于2 mLEP管中,8 0 0 0r/min离心5min,收集菌体于一8 0 保存备用1.8qPCR检测mCherry报告基因表达情况取在GEM培养基(pH4.0环境中)诱导表达后和诱导表达前处理好的S2(p BE-1-Vi r B-m Ch e r r y)菌体,使用液氮研磨处理后,采用TRIzol法提取细菌 RNA,使用 PrimeScript M RT reagent Kit with gDNAEraser(PerfectReal-time)试剂盒和引物16 SRNA-R和mCherry-RT-
25、R将RNA逆转录为cDNA,使用Hi-eff UNICON Universal Blue qPCR SYBR Green MasterMix试剂和设计好的基因特异性引物16 SRNA-R/F和mCherry-RT-R/F进行荧光定量检测,每个样品均设立空白对照(水)和阴性对照(无逆转录酶),根据qPCR相对定量计算公式,计算出mCherry报告基因的相对表达量1.9Western-blot验证低pH值诱导后mCherry表达的情况取2 mL S2(pBE-1-ptrc-mCherry)工程菌株的菌液作为阳性对照,2 mL低pH诱导3h的S237陈彪等:利用mCherry荧光蛋白报告布鲁氏菌Vi
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