重组犬IFN-γ的原核表达及生物学活性研究

为了探究犬γ干扰素(canine interferon gamma,CaIFN-γ)的原核可溶性表达方法及其生物学活性,试验首先采用PCR方法扩增优化后的CaIFN-γ基因成熟肽序列,以此构建重组表达质粒pCold-SUMO-10His-CaIFN-γ;然后将重组表达质粒转化至表达菌株Lyophilized BL21(DE3)Chaprone中,并用IPTG进行诱导表达;最后对表达的重组蛋白rCaIFN-γ进行SDS-PAGE分析、Western-blot鉴定、IPTG浓度优化、Ni-IDA亲和层析,以及采用CCK-8法测定重组蛋白rCaIFN-γ的细胞毒性,实时荧光定量PCR(相对定量)法检测凋亡相关基因和干扰素刺激基因(ISGs)转录水平变化,用细胞病变(CPE)法测定抗水疱性口炎病毒(VSV)效价,实时荧光定量PCR(绝对定量)法测定抗犬流感病毒(CIV)H3N2亚型感染的能力。结果表明:优化后的CaIFN-γ基因PCR扩增产物大小为494 bp,且重组表达质粒pCold-SUMO-10His-CaIFN-γ经菌液PCR、双酶切和测序验证构建成功;阳性菌株经诱导后表达的重组蛋白rCaIFN-γ大小为35.1 ku,该蛋白质能以可溶性形式表达,且可以与His Tag和HA Tag的鼠源单克隆抗体发生特异性反应;IPTG最佳诱导表达浓度为0.05 mmol/L;纯化后的重组蛋白rCaIFN-γ最大安全浓度为20μg/mL。以最大安全浓度的重组蛋白rCaIFN-γ分别作用MDCK细胞、MDCK(PB_(2))细胞4 h和6 h后,促凋亡基因p53和Bcl2相关X蛋白(Bax)的相对表达量无显著变化(P>0.05),γ干扰素受体2(IFNGR2)基因相对表达量降低(P<0.01或P>0.05),信号转导及转录激活因子1(STAT1)和干扰素调节因子1(IRF1)基因相对表达量均升高(P<0.05或P<0.01);MDCK细胞中,作用6 h IFNGR2、STAT1和IRF1基因相对表达量略高于4 h,但差异不显著(P>0.05);MDCK(PB_(2))细胞中,作用6 h IFNGR2和IRF1基因相对表达量极显著高于4 h(P<0.01),而STAT1基因相对表达量显著低于4 h(P<0.05)。再以最大安全浓度的重组蛋白rCaIFN-γ分别刺激MDCK和MDCK(PB_(2))细胞24 h,干扰素诱导跨膜蛋白1(IFITM1)、抗黏病毒蛋白1(MX1)、干扰素诱导蛋白与四肽重复1(IFIT1)、干扰素刺激基因15(ISG15)、2′-5′寡腺苷酸合成酶1(OAS1)5种ISGs转录水平均升高,且MDCK细胞中的转录水平均极显著高于MDCK(PB_(2))细胞(P<0.01)。该蛋白质在MDCK细胞中抗VSV的病毒活性效价为6.4×10~5 U/mL,并且对H3N2亚型CIV有一定的抑制作用。说明重组蛋白rCaIFN-γ在大肠杆菌中成功地实现了可溶性表达,并且具有良好的生物学活性。