猪丁型冠状病毒截短S蛋白的原核表达及间接ELISA检测方法的建立与应用.pdf
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1、048-08ChineseVeterinaryScience网络首发时间:2 0 2 3-10-182024,54(01):48-55中国兽医科学D0I:10.16656/j.issn.1673-4696.2024.0009中图分类号:S852.659.6文献标志码:A文章编号:16 7 3-46 9 6(2 0 2 4)0 1-0猪丁型冠状病毒截短S蛋白的原核表达及间接ELISA检测方法的建立与应用秦秋英,张政1,黄夏玲1,洪大林1,隆美金1,陈樱1,2,3,韦祖樟1,2.3,黄伟坚1,2,3,欧阳康1.2,3*(1.广西大学动物科学技术学院广西高校动物疫病预防与控制重点实验室,广西南宁53
2、0005;2.广西壮族自治区兽用生物制品工程研究中心,广西南宁530005;3.广西畜禽繁育与疾病防控重点实验室,广西南宁530005)摘要:为建立快速、高效检测猪丁型冠状病毒(Porcinedeltacoronavirus,PDCoV)的血清学方法,构建了pET-32a-S-S1重组质粒,通过原核表达获得重组S1b蛋白,以此为包被抗原建立了检测血清中PDCoVIgA抗体的间接ELISA方法,对该检测方法的反应条件进行优化,验证了其特异性、敏感性和重复性等。结果显示:重组S1b蛋白呈包涵体表达,大小为34.7 ku,反应原性良好;建立的间接ELISA检测方法的最佳反应条件为:2 50 ng/孔
3、抗原4过夜包被,10 g/LBSA37封闭2 h,待检血清1:2 0 0 稀释37 孵育45min,二抗1:10 0 0 0 稀释37 孵育1h,显色时间为10 min。测定2 4份阴性血清,确定临界值为0.38 8。检测阳性血清敏感度为1:16 0 0;批间和批内重复试验的变异系数均小于10%;本方法特异性高,与猪流行性腹泻病毒、伪狂犬病病毒、猪瘟病毒、猪繁殖与呼吸综合征病毒、非洲猪瘟病毒、猪圆环病毒和猪肠病毒标准血清无交叉反应。选取30 份血清,与Western-blot检测结果比较,该间接ELISA的符合率为96.6 6%。应用该方法对486份临床血清样品进行检测,阳性率为32.7 2%
4、。本研究中建立的方法为PDCoV的防控提供了技术支持关键词:猪丁型冠状病毒;S蛋白S1b;间接ELISA临床检测Prokaryotic expression of truncated S protein of porcinedeltacoronavirus and establishment and application of indirect ELISAdetection methodQIN Qiuying,ZHANG Zheng,HUANG Xialing,HONG Dalin,ONG Meijin,CHEN Ying-3,WEI zuzhang.HUANG eijian-,oUYANG
5、Kang.(1.Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Prevention and Control for Animal Disease,College of A nimalScience and Technology,Guangxi University,Nanning 530005,China;2.Guangxi Zhuang Autonomous Region EngineeringResearch Center of Veterinary Biologics,Nanning 530005,China;3.Guangxi
6、Key Laboratory of Animal Reproduction,Breeding and Disease Control,Nanning 530005,China)Abstract:In order to establish a rapid and efficient method for serological detection of porcinedeltacoronavirus(PDCoV),the recombinant plasmid pET-32a-S-S1b was constructed,and the recombinantS1 protein was obta
7、ined by prokaryotic expression.An indirect ELISA method for detecting PDCoV IgA an-tibody in serum was established.After optimizing the reaction conditions of the method,its specifici-收稿日期:2 0 2 3-0 7-2 1;修回日期:2 0 2 3-0 9-19基金项目:广西重点研发计划项目(桂科AB23026082);大学生创新创业项目(2 0 2 2 10 59312 1);广西自然科学基金项目(2 0 2
8、 1G XNSFA A 196 0 6 7);广西大学巴马产教融合研究院专项(巴人科2 0 2 2 0 0 15)作者简介:秦秋英(1998-),女,广西桂林人,硕士生,预防兽医学专业,E-mail:17 7 2 7 53956 q q.c o m。*通讯作者:欧阳康(198 5-),广西恭城人,副教授,主要从事动物传染病方面的研究,E-mail:o u y a n g k a n g g x u.e d u.c n。49秦秋英等:猪丁型冠状病毒截短S蛋白的原核表达及间接ELISA检测方法的建立与应用第1期ty,sensitivity and repeatability were verifi
9、ed.The results showed that the recombinant Si protein wasexpressed in inclusion bodies,the size was 34.7 ku and the reactivity was good,and the best reactionconditions of indirect ELISA were as follows:the antigen was coated at a concentration of 250 ng/welland incubated overnight at 4,10 g/L BSA w
10、a s i n c u b a t e d a t 37 f o r 2 h a s a b l o c k i n g s t e p,t h e t e s t e dserum was diluted at a ratio of 1:200 and incubated at 37 C for 45 min,and the secondary antibody wasdiluted at a ratio of 1:10 000 and incubated at 37 f o r 1 h,w i t h a c o lo r a t i o n t i m e o f 10 m i n.T
11、h e c u t o f fvalue was determined to be 0.388 after testing 24 negative sera.The sensitivity of detecting positiveserum was 1:1 600,and the coefficient of variation of 10 PDCoV-positive sera inter-and intra-batchassay of ELISA were both less than 10%.This method demonstrated high specificity and d
12、id not showcross reaction with standard sera against porcine epidemic diarrhea virus,pseudorabies virus,classi-cal swine fever virus,porcine reproductive and respiratory syndrome virus,African swine fever virus,porcine circovirus and porcine enterovirus G.Compared to the results obtained from 30 ser
13、um samplesusing Western-blot,the coincidence rate was 96.66%.A total of 486 clinical serum samples were detect-ed by this method,with a positive rate of 32.72%.The method established in this study provides techni-cal support for theprevention and control of PDCoV.Key words:porcine deltacoronavirus;S
14、 protein Sib;indirect ELISA;clinical testing*Corresponding author:OUYANG Kang,E-mail:猪丁型冠状病毒(Porcinedeltacoronavirus,PD-CoV)是套式病毒目、冠状病毒科、丁型冠状病毒属的成员。它作为一种新出现的猪肠道致病性冠状病毒1-2 ,可引起不同生长阶段的猪发生水样腹泻、呕吐和脱水,甚至引起仔猪的死亡3。PDCoV是单股正链RNA病毒,基因组全长约为2 5.4kb4,包含5和3 非翻译区和7 个开放性阅读框,编码5种结构蛋白。病毒粒子呈不规则形状,外面有包膜包裹,纤突蛋白S位于包膜表面与
15、宿主细胞受体结合介导冠状病毒的感染。在PDCoV人侵宿主时,S蛋白首先被蛋白酶水解成S1和S2两个亚单位,S1含有病毒的受体结合区(RBD)5,可以与宿主细胞的受体结合,介导病毒进人宿主细胞。根据结构分析S1亚基分为4个结构域(S1ad)6,其中S1a具有唾液酸活性主要与糖受体结合帮助病毒附着7 ,S1主要与蛋白质受体结合,且S1b存在与氨基肽酶结合的位点,而氨基肽酶是在体外与PDCoV结合进入宿主细胞的重要受体,可诱导机体产生中和抗体8 临床上,PDCoV可与多种猪腹泻病毒混合感染,其临床症状较为相似9。研究报道,广西地区PDCoV流行率为5.6 7%7.6 3%10 。目前,尚无特效药物和
16、商品化疫苗,因此,研发快速、高效的PD-CoV诊断方法对于该病的防控显得尤为重要。其中,间接ELISA具有灵敏度高、经济、灵活的优点,因此,本研究原核表达PDCoV的蛋白质受体结合区并以其为抗原,建立检测血清中PDCoVIgA抗体的间接ELISA方法,并进行临床应用,为PDCoV流行病学调查和基础研究提供参考1材料与方法1.1病毒与血清猪丁型冠状病毒分离株CHN/20GXNN-1/2020,猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)、伪狂犬病病毒(Pseudorabiesvirus,PRV)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reprod
17、uctive andrespiratory syndrome virus,PRRSV)、猪瘟病毒(Clas-sical swine fevervirus,CSFV)、非洲猪瘟病毒(Africanswinefevervirus,A SFV)、猪圆环病毒(Porcine cir-covirus,PCV)、猪肠病毒(Porcine enterovirus G,EV-G)标准血清及2 0 2 1一2 0 2 2 年从广西部分猪场采集的48 6 份临床血清均由广西大学动物科学技术学院分子与流行病学实验室提供1.2主要试剂AxyPrep Body Fluid Viral RNA/DNA Miniprep
18、Mix(上海百赛生物技术股份有限公司),反转录试剂、PCR试剂、BamHI、Ec o RI、D NA M a r k e r(宝日医生物技术(北京)有限公司),DNA片段纯化回收试剂盒GelExtractionKit、反应液回收试剂盒Cycle-PureKit、质粒小量提取试剂盒PlasmidMiniKitI(O M EG A公司),BL21、D H 5(北京全式金生物技术有限公司),酶标板(莱恩BIOFIL),ELISA 试剂(Solarbio公司),HRP-山羊抗猪IgA(A b c a m 公司)1.3引物的设计与合成根据本实验室前期分离的毒株CHN/20GXNN-50第54卷中国兽医科
19、学1/2020(登录号:OL441342),用SnapGene.5.2.0软件设计S基因S1b的扩增引物:S-S1b-F(5-CGC-GGATCCCCCGAGCTTGAAGT-3)和 S-S1b-R(5-CCGGAATTCAGAAGTGTCTGTTGCA-3)。扩增的S基因S1b片段长37 2 bp。1.4S1b的扩增及及pET-32a-S-S1b质粒的构建取CHN/20GXNN-1/2020毒株的细胞上清液,按照AxyPrep BodyFluid Viral RNA/DNAMiniprepMix试剂盒的方法提取病毒的总RNA,获得40 L抽提样品,利用OligodT引物反转录获取病毒的cDN
20、A。反转录体系:OligodT1L,5缓冲液5L,dNTP混合物2 L,RNasin0.5L,M-MLV反转录酶0.5L,抽提产物16 L。反转录程序:42 反应1h。PCR扩增S1b的反应体系为:ddH,O8.5L,GreenPremixExTaqII12.5L,上下游引物各0.5L,cDNA3L。将目的片段与pET-32a载体经BamHI、Ec o RI双酶切,用T4DNA连接酶16 过夜连接,转化至DH5感受态细胞中,构建的质粒经酶切鉴定与测序鉴定,将构建成功的质粒命名为pET-32a-S-S1b1.5S蛋白S1b的原核表达、纯化及鉴定将pET-32a-S-S1b质粒转化至BL21感受态
21、细胞中,经菌液PCR鉴定及测序鉴定的阳性菌液按1%比例在37 培养箱扩大培养,菌液D6o0m值为0.6 0.8时加人IPTG使其终浓度为1mmol/L,在16 下恒温诱导12 h。低温离心诱导结束后的菌液,超声破碎,用SDS-PAGE鉴定表达形式。确定目的蛋白表达后使用镍柱亲和层析法纯化,纯化后的蛋白使用SDS-PAGE鉴定纯化效果。通过BCA蛋白定量试剂盒来测定蛋白浓度。纯化的蛋白样品进行SDS-PAGE后转膜,在50 g/L的脱脂奶粉溶液中37 封闭2 h,一抗使用抗His标签的小鼠单克隆抗体,在37 孵育1h,二抗使用HRP-山羊抗小鼠IgG(1:2 0 0 0 稀释),37 孵育1h,
22、充分洗涤后将膜浸泡在ECL发光液中避光显色,最后利用蛋白免疫印迹成像仪拍照保存1.6间接ELISA最佳反应条件的筛选用不同量(50、10 0、150、2 0 0、2 50、30 0 ng/孔)的抗原包被酶标板,确定最佳抗原包被浓度;Western-blot鉴定为阴性、阳性的血清以1:50、1:10 0、1:2 0 0、1:400、1:8 0 0、1:16 0 0、1:32 0 0、1:6 40 0 稀释确定最佳一抗稀释度;用棋盘法确定最佳抗原包被条件(4过夜37 1h、37 2 h、37 4h)与最佳酶标二抗稀释度(1:50 0 0、1:10 0 0 0、1:150 0 0 和1:2 0 0
23、0 0);选用10 g/LBSA、50 g/LBSA、10 g/L脱脂奶粉溶液和50 g/L脱脂奶粉溶液分别作为封闭液,37 分别封闭1.0、1.5、2.0 2.5h,探索最佳的封闭液及封闭时间;用棋盘法确定最佳一抗孵育时间(30、45、6 0 min)和最佳二抗孵育时间(30、45、6 0min);每孔加10 0 LTMB显色液,在37 分别避光显色5、10、15和2 0 min,探索最佳显色时间。当阳性血清与阴性血清的D450mm比值(P/N)最大时,确定为该反应的最佳反应条件。1.7特异性、敏感性、重复性试验用优化好的条件对本实验室保存的8 种常见猪病毒(PDCoV、PED V、PRV、
24、CSFV、PRRSV、A SFV、PCV和EV-G)阳性血清样品进行间接ELISA检测,确定其特异性。选取1份阳性血清分别按1:50、1:100、1:2 0 0、1:40 0、1:8 0 0、1:16 0 0、1:32 0 0、1:6 40 0 进行倍比稀释,测定D450mm值,评估其敏感性。应用建立的间接ELISA方法,测定4份PDCoV阳性、4份PDCoV阴性血清样品的D450m值,计算平均值(x)、标准差(SD)与差异系数(CV),分析该间接ELISA方法的板间和板内重复性1.8临界值的确定使用上述试验探索出的最适条件,对Western-blot筛选出的的2 4份猪丁型冠状病毒阴性血清进
25、行间接ELISA检测。酶标仪读数后,计算平均值与标准差。根据统计学原理,当样品D450mmx十3s判定样品为阳性,D450mmx十2 s判定样品为阴性,中间值为可疑样品1.9符合率试验选取基于重组S蛋白间接ELISA方法检测出来的15份阳性血清和15份阴性血清,通过Western-blot进一步验证。将重组蛋白进行 SDS-PAGE,转至PVDF膜,转膜结束后用洗涤液润洗3次,50 g/L的脱脂奶粉溶液过夜封闭,待检血清1:10 0 0 稀释,37孵育2 h,HRP-山羊抗猪IgA1:2 0 0 0 0 稀释,37作用1h,使用TBST充分洗涤后将膜浸泡在ECL发光液中避光显色,用蛋白免疫印迹
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