实验用荣昌猪SLA-1等位基因鉴定及分子遗传特征分析

旨在明确实验用荣昌猪SLA遗传背景,深入研究SLA-1分子相关的抗原递呈和免疫应答机制,本研究对27头荣昌猪采集抗凝血,分离外周血淋巴细胞,提取总RNA,设计特异性引物对SLA-1基因进行RT-PCR扩增、克隆和测序,对获得序列的分子特征进行分析。结果显示,荣昌猪中共获得11个SLA-1等位基因,其中,9个为新等位基因,全部获得GenBank登录号和ISAG SLA命名委员会官方命名,SLA-1^(*)24:01等位基因在该群体中频率最高。SLA-1基因编码区全长1086 bp,存在127个核苷酸多态位点,非同义单核苷酸多态性位点数高于同义单核苷酸多态性位点数。核苷酸多样度为0.0449,单倍型多样度为1,平均核苷酸差异数为48.782,G+C含量为64.9%。SLA-1基因编码的361个氨基酸中,有75个氨基酸变异位点;第2和第3外显子编码区多态性最高,且第2外显子区域的氨基酸变异程度高于第3外显子区,组成抗原肽结合槽6个口袋的33个关键氨基酸位点中,11个在人与荣昌猪之间高度保守,与β2-微球蛋白结合的19个关键氨基酸位点中,10个保持一致,CD8分子与MHC结合的关键氨基酸位点中,只有225(Thr/Ser)和228(Thr/Met)位点不同。同源性和系统进化树分析表明,SLA-1^(*)10:03和SLA-1^(*)18:03分别与人HLA-A^(*)02:01和HLA-A^(*)11:01等位基因的同源性最高,荣昌猪与亚洲野猪、巴马小型猪和融水小型猪等亚洲猪种具有较近的亲缘关系。本研究成功获得了中国地方猪种荣昌猪SLA-1基因,发现其具有极为丰富的多态性,为揭示荣昌猪的SLA遗传背景和开展异种移植研究奠定了遗传学基础。

苏紫猪SLA-1基因多态性及其抗病潜能分析

【目的】探究苏紫猪白细胞抗原-1(swine leukocyte antigen-1,SLA-1)基因多态性,并对其抗病潜能进行分析,以期为苏紫猪分子育种提供理论基础。【方法】以苏紫猪血细胞cDNA为模板,用PCR法扩增苏紫猪SLA-1基因并测序,利用DNAStar和Mega 5.0软件分别进行相似性分析及系统进化树构建;利用NetMHCpan 4.1 server分析SLA-1与非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)抗原表位结合的能力及特征;运用生物学软件对其编码蛋白的理化性质、亲/疏水性、跨膜区、结构和功能等进行预测。【结果】试验成功扩增6条苏紫猪SLA-1等位基因序列,分别为SLA-1*sz01、SLA-1*sz02、SLA-1*sz03、SLA-1*sz04、SLA-1*sz05和SLA-1*sz06,其高变异位点主要位于肽结合沟(peptide-binding groove,PBG)α1区和α2区;相似性比对结果显示,6条苏紫猪SLA-1等位基因核苷酸、氨基酸序列相似性分别在92.9%~96.9%、87.0%~94.8%之间,与不同品种猪核苷酸、氨基酸序列相似性分别在92.8%~98.8%、84.3%~98.0%之间;ASFV来源多肽结合能力的预测结果显示,SLA-1*sz01蛋白具有较强的ASFV抗原呈递能力,与ASFV来源B354L蛋白多肽片段FIDKTTVLY具有最高亲和力;SLA-1*sz01蛋白功能域及三级结构预测结果显示,SLA-1*sz01与免疫系统相关,具有经典的SLA-1三级结构。【结论】本研究扩增得到6条苏紫猪SLA-1基因序列,其中SLA-1*sz01能够限制性结合较多的ASFV来源抗原表位多肽,与多肽片段FIDKTTVLY具有最高亲和力,可作为苏紫猪抗病育种的候选基因。研究结果为ASFV疫苗的研发提供参考基础。

托佩克猪SLA-2基因克隆及功能区生物信息学分析

为研究托佩克猪SLA-2基因功能,设计引物,克隆了该品系猪SLA-2基因(SLA-2-TPK)cDNA全长序列,并通过分子生物学软件分析其基因特征。结果显示,SLA-2-TPK cDNA全长为1 119 bp,其中3-1 097为编码区,共编码364个氨基酸,分别在第125、188、227和283位置出现半胱氨酸残基,含有两对链内二硫键。氨基酸同源性分析显示,SLA-2-TPK与其他SLA-2、SLA-3和SLA-1序列的同源率分别为86.0%-98.9%、85.0%-89.4%和84.2%-91.7%。系统进化树显示,SLA-2-TPK与韩国品系猪DQ883211遗传距离较近;各功能区分析,SLA-2-TPK与人HLA-A2和小鼠H-2K分子结构相似,且保留了人HLA-A2基因的部分功能位点。结果表明,SLA-2-TPK是典型的SLA-2等位基因,在进化程度上接近于部分韩国品系猪。

猪SLA-Ⅱ类基因的研究概况

猪主要组织相容性复合体又称SLA,即为猪白细胞抗原,其编码基因位于猪的第7号染色体上,是一组紧密连锁、高度多态的基因群,包括多个不同位点,是编码移植抗原,控制免疫细胞各亚群间协同作用的一个基因复合体。它不仅与移植排斥有关,而且广泛参与免疫应答的诱导和调节,在遗传、进化、行为、保护及生态等方面都具有重要的科学意义。就SLA-Ⅱ类区域基因目前的研究现状,对它的位置、分类、功能、多态、表达及应用等方面进行了系统阐述。

巴马小型猪SLA-2和β_2m复合体蛋白的构建及二级结构测定分析

以巴马小型猪为研究材料,克隆SLA-2和β2m基因。然后采用剪接重叠延伸PCR(Splicing overlap exten-tion PCR,SOE PCR)法,将SLA-2的胞外区和β2m的成熟肽部分通过一富含甘氨酸/丝氨酸的Linker(G4S)3连接,形成SLA-2-Linker-β2m。将SLA-2-Linker-β2m在pMAL-p2X系统上表达,其融合表达蛋白分别经过West-ern-blot、纯化及Factor Xa切割,分离纯化单体蛋白。圆二色谱(Circular dichroism spectrum,CD)测定蛋白的二级结构。结果显示,重构表达的复合体融合蛋白MBP-SLA-2-(G4S)3-β2m大小为84.1 ku。切割后去除MBP的单体蛋白大小为41.6 ku。圆二色谱分析单体蛋白和融合蛋白二级结构元件α-螺旋、β-折叠、转角和随机卷曲的符合率分别达到了100%、97.3%、97.1%和97.9%,揭示重构的复合体具有正确的二级结构,可以用于体外多肽结合等研究。

荷包猪一类缺失型SLA-3等位基因的克隆及生物信息学分析

为研究荷包猪SLA-3基因特征,设计引物克隆了荷包猪SLA-3,经生物信息学软件分析其基因特征。结果显示,所克隆的荷包猪SLA-3基因(暂命名为SLA-3-HB02)碱基序列长度为1 417 bp,其中2-1 054为ORF区,共编码350个氨基酸,在其编码的氨基酸334-344处存在缺失。SLA-3-HB02与其他SLA-3、SLA-2及SLA-1等位基因群的氨基酸同源率分别为87.8%-98.6%、82.8%-87.8%和83.7%-90.0%。分子进化关系分析,SLA-3-HB02与美国的Hanford遗传距离较近;各功能区分析,SLA-3-HB02保留了HLA-A2等的部分功能基因位点,并与HLA-B15和H-2K1有一定的交叉识别位点。同源模建揭示SLA-3-HB02分子与HLA-A2及H-2K1 3D结构相似。

烟台黑猪SLA-I重链基因末端生物素修饰及表达

为构建烟台黑猪SLA-2重链基因偶合生物素化酶BirA底物肽(BirA substrate peptide,BSP)并研究其在pET-28a(+)中的表达,设计烟台黑猪SLA-2-BSP复合基因引物,PCR扩增烟台黑猪SLA-2-YTH-BSP复合基因,并克隆至pMD 19-T Simple Vectorp,经酶切鉴定后将SLA-2-YTH-BSP复合基因与表达系统pET-28a(+)链接,并转化到BL21(Rosseta)菌进行诱导表达,SDS-PAGE检测目的蛋白。表达蛋白经过Ni-NTA亲和纯化,并经SDS-PAGE检测蛋白纯化效果。PCR结果显示SLA-2-BSP大小为900 bp,并成功克隆到pMD 19-T Simple Vector,酶切鉴定大小为876 bp,该基因链接到pET-28a(+)并转化到BL21(Rosseta)菌,经诱导表达和SDS-PAGE检测目的蛋白的大小为32.4 kD。目的蛋白以包涵体形式存在,纯化后蛋白纯度达到90%以上。成功构建烟台黑猪SLA-I重链偶合生物素化酶BirA底物肽(BSP)的pET-28a(+)的重组表达系,为下一步的SLA-I类分子四聚体研究鉴定基础。

一商品猪SLA-Ⅰ分子复合体的体外构建

【目的】研究中国北方杂交商品猪SLA-Ⅰ类分子结构特点,并为进一步的多肽结合等功能研究奠定基础,需要在体外构建正确折叠的SLA-I类分子复合体。【方法】以长白-达兰商品猪为研究材料,克隆SLA-2和β2m。然后采用剪接重叠延伸PCR(splicingoverlapextentionPCR,SOEPCR)法,将SLA-2的胞外区和β2m的成熟肽部分通过一富含甘氨酸/丝氨酸的Linker(G4S)3连接,形成SLA-2-Linker-β2m全长,并插入原核表达质粒pMAL-p2X,转化E.coliTB1,IPTG诱导表达。表达得到的融合蛋白分别经过Western-blot、纯化及FactorXa切割,分离纯化单体蛋白。圆二色谱(circulardichroismspectrum,CD)测定蛋白的二级结构。【结果】SDS-PAGE和Western-blot均证实融合蛋白MBP-SLA-Ⅰ大小为84.1kD。SLA-I单体蛋白大小为41.6kD。圆二色谱分析单体蛋白和融合蛋白二级结构元件α-螺旋、β-折叠、转角和随机卷曲的符合率分别达到了100%、90.6%、88.5%和96.9%。【结论】结果表明重构的SLA-I复合体具有正确的二级结构,可以用于体外多肽结合等研究。

SLA-Ⅰ重链分子的表达及结构分析

为研究SLA-Ⅰ重链分子在pMAL-p2X载体表达条件,从培养基pH值、温度、菌体密度、IPTG浓度、时间5个条件设计了优化条件的实验.SDS-PAGE筛选出在pMAL-p2X系统上表达SLA-Ⅰ重链分子的最佳条件,并运用EXPASY服务器上的SOPMA法对SLA-Ⅰ重链分子和HLA-A2进行2级结构的预测,同时同源模建其3级结构.结果表明:pH8.0,37℃,0.2 mmol/LIPTG,培养5 h,D600 nm=0.8是SLA-Ⅰ重链分子蛋白表达的最佳条件.2级结构预测和分析发现,猪和人MHCⅠ类分子重链2级结构成分上非常相似,其同源率远远大于氨基酸的同源率;同源模建发现,猪和人、小鼠的MHCⅠ类分子3级结构非常相似.

湖南大围子猪SLA-DR基因克隆及其生物信息学分析

目的:研究湖南大围子猪SLA-DR基因特性,评价该猪种在异种器官移植中是否具有应用前景。方法:应用RT-PCR扩增大围子猪SLA-DRA和SLA-DRB基因,插入pUCM-T载体,双向测序,用NCBI中的BLAST和ExPASY软件进行生物信息学分析。结果:大围子猪SLA-DRA和SLA-DRB基因扩增片段大小分别为1177bp和909bp,均包含完整的开放阅读框,分别编码252和266个氨基酸残基。生物信息学分析结果表明,大围子猪SLA-DRA和SLA-DRB与人类相应的DRA、DRB相比,氨基酸同源性分别为82%和73%。SLADRα链与人CD4分子结合部位介于第124至136位氨基酸,大围子猪SLA-DRA在该结合区域与人类相应的DRA存在两个氨基酸差异,即:第127位(lle→Val),第136位(Ser→Thr);SLADRβ链与人CD4分子结合部位位于第134至148位氨基酸,大围子猪SLA-DRB在该结合区域与人类相应的DRB相比氨基酸序列完全相同。与国际GenBank已登录的许多猪种相比,SLA-DRA基因同源性高达100%,而SLA-DRB基因在各猪种之间具有很高的多态性。结论:克隆湖南大围子猪SLA-DRA和SLA-DRB基因,该基因与人类相应的HLA-DRA和HLA-DRB基因高度同源,提示该猪种有望作为异种移植的候选供体。

SOE PCR重构SLA-Ⅰ复合体研究

利用剪接重叠延伸PCR(SOE PCR)技术,中间加一富含甘氨酸/丝氨酸的linker(G4S)3,将SLA-Ⅰ重链基因SLA-2和轻链基因β2m连接,形成复合体基因链SLA-2-(G4S)3-β2m,然后将复合体基因链克隆入p2X表达质粒,导入受体菌TB1并进行表达。结果显示,利用SOE PCR技术成功得到了复合体基因链SLA-2-(G4S)3-β2m,并且克隆入p2X载体。SDS-PAGE检测表明,复合体基因导入宿主菌后获得了融合蛋白MBP-SLA-2-(G4S)3-β2m,大小为84.1 ku。试验结果为今后在体外进行相关基因重组表达提供参考。

托佩克猪SLA-2基因克隆与表达

为提高托佩克猪SLA-2-TPK基因胞外区在pET-21a的表达量,对其5′端进行密码子优化,并设计表达引物,PCR扩增SLA-2-TPK胞外区,然后克隆入pMD○R19-T Simple Vector,经酶切鉴定后连接至pET-21a载体,转化BL21(Rosseta)进行诱导表达,SDS-PAGE检测目的蛋白。PCR结果显示,SLA-2-TPKe大小约为850bp,并成功克隆入pMD○R19-T Simple Vector,双酶切后大小为834bp。酶切后的SLA-2-TPKe成功与pET-21a链接,重组菌经诱导后目的蛋白大小为30.9ku,与密码子优化前重组菌相比,目的蛋白相对表达含量提高约40%。研究证明,密码子优化可明显提高蛋白的表达量,为进行其他蛋白表达研究提供了参考。

中国2个地方品系猪SLA-3原核表达载体构建及表达

为构建中国地方品系荷包猪及莱芜黑猪SLA-3(命名为SLA-3-HB和SLA-3-LW)原核表达载体及表达目的蛋白,试验通过PCR扩增获得SLA-3胞外区基因,并克隆至pMD19-T Simple载体,转化大肠杆菌Top10感受态细胞,酶切及测序筛选阳性重组质粒;重组质粒经酶切回收,目的片段进一步连接pET-21a(+)表达载体,并转化大肠杆菌BL21感受态细胞,IPTG诱导目的基因的表达;SDS-PAGE检测目的蛋白。结果显示,PCR成功扩增SLA-3-HB及SLA-3-LW胞外区,大小约850bp,目的基因成功克隆至pMD19-T Simple载体,并筛选序列正确的阳性重组质粒。进一步研究证实,SLA-3-HB及SLA-3-LW成功连接到表达载体pET-21a(+),插入片段长度均为831bp。经诱导后,SLA-3-HB及SLA-3-LW均成功表达,表达蛋白大小为31ku,相对表达含量达到40%。本研究成功构建了中国地方品系荷包猪及莱芜黑猪SLA-3原核表达载体,为进一步研究其结构和功能奠定基础。

猪SLA-DR二级结构预测及同源模建

应用EXPASY服务器(http://www.expasy.ch/tools)上的SOPMA法对SLA-DR的α链和β链进行二级结构的预测,并与人的HLA-DR相应的α链和β链的氨基酸和二级结构成分比较,在此基础上同源模建SLA-DRα链、β链及复合体SLA-DR的三级结构。结果显示,SLA-DR的α链各二级结构成分α螺旋、β折叠、转角和无规则卷曲的数目分别为36、61、4和69,β链中分别为42、56、16和74。α链和β链各二级结构成分与复合体SLA-DR具有高度的符合率,分别达到98.7%(α螺旋)、99.1%(β折叠)、83.3%(转角)和97.2%(无规则卷曲)。各功能区分析,SLA-DR的α1和β1区为结合抗原的高变化区。同源模建和三级结构分析表明SLA-DR的α链和β链具有独立的三级结构,并可以组成复合体SLA-DR。

大约克猪SLA-1原核表达载体的构建及表达

为构建大约克猪 SLA-1胞外区的原核表达载体及表达目的蛋白,试验设计1对引物,经 PCR 扩增获得大约克猪 SLA-1胞外区基因（命名为 SLA-1-DYKe）,将此片段克隆至 pMD 19-T Simple Vector,转化大肠杆菌TOP10感受态细胞,经 Nde Ⅰ和 Xho Ⅰ双酶切筛选阳性克隆菌并测序,将目的基因插入到原核表达载体 pET-28a （＋）中,转化至宿主菌 BL21（DE3）进行诱导表达,用 SDS-PAGE 检测目的蛋白的表达情况,大量诱导提取包涵体并检测。结果显示,PCR 成功扩增 SLA-1-DYKe 的胞外区,得到大小为837 bp 的目的基因,目的基因成功克隆至pMD 19-T Simple Vector,并获得序列正确的重组质粒。以得到的重组质粒成功构建了 SLA-1-DYKe/pET-28a （＋）表达载体,目的蛋白大小约为34 ku。本研究成功构建了大约克猪 SLA-1原核表达载体,获得了表达蛋白,为今后研究大约克猪 SLA-1的空间结构和基因功能奠定了基础。

大肠杆菌表达托佩克猪SLA-1胞外区的研究

为构建托佩克猪SLA-1重链基因原核重组表达载体并研究其在pET-21a(+)中的表达,设计引物,PCR扩增托佩克猪SLA-1基因胞外区(命名为SLA-1-TPKe),并克隆至pMD19-T Simple Vector,经酶切鉴定后将SLA-1-TPKe基因与表达系统pET-21a(+)连接,转化到BL21(Rosseta)菌进行诱导表达,SDS-PAGE检测目的蛋白。提取SLA-1-TPKe包涵体,并经SDSPAGE检测。PCR结果显示,SLA-1-TPKe大小为851 bp,成功克隆到pMD19-T Simple Vector,酶切鉴定大小为831 bp,连接到pET-21a(+)并转化到BL21(Rosseta)菌,经诱导表达和SDS-PAGE检测目的蛋白的大小为31 kD。目的蛋白以包涵体形式存在,纯化后蛋白纯度达到90%以上。

SLA-Ⅰα链和β链的原核表达与抗血清制备

猪主要组织相容性复合体Ⅰ类分子又称猪白细胞抗原Ⅰ类分子(SLA-Ⅰ),参与内源性抗原在体内的递呈过程,其结构包括重链(α链)和轻链(β链)两部分。本研究首先采用RT-PCR从原代猪肺泡巨噬细胞(PAM)中扩增出SLA-Ⅰα链胞外区基因和β链基因;继而利用原核表达系统获得包涵体形式表达的SLA-Ⅰα链胞外区和β链重组蛋白质;将目的重组蛋白质洗涤、复性、纯化后,经Western blot及质谱技术进行验证。以纯化的重组蛋白质免疫兔制备抗血清,经间接ELISA检测其效价达1∶256 000。以制备的抗血清进行Western blot和间接免疫荧光试验,结果显示,所制备的抗血清能够特异性地识别原代及传代PAM表达的SLA-Ⅰα链及β链蛋白。研究结果不仅为SLA-Ⅰ类分子的功能研究提供了有用的分析试剂,也为病毒感染的免疫机制研究奠定了必要的基础。

荷包猪SLA-2-HB01真核表达载体的构建及在PK15细胞中的表达

为构建荷包猪SLA-2-HB01真核细胞表达载体,观察其在PK15细胞中的表达情况。首先参考SLA-2-HB01基因编码区序列设计了引物对,以SLA-2-HB01-pMD 18-T为模板PCR扩增获得SLA-2-HB01编码区基因片段,经TA克隆及菌落PCR筛选得到阳性克隆菌。测序正确后大量双酶切回收目的基因片段并与真核表达载体pEGFP N3相连接获得重组质粒SLA-2-HB01/pEGFP N3,重组质粒转化至大肠杆菌经大量克隆后,抽提阳性重组质粒并通过脂质体介导转染至PK15细胞,通过荧光显微镜观察转染后PK15细胞的荧光强度,进一步通过Western Blotting检测PK15细胞中SLA-2-HB01蛋白的表达情况。结果显示PCR成功扩增得到SLA-2-HB01,大小为1 104 bp,并成功构建重组质粒SLA-2-HB01/pEGFP N3,酶切鉴定证实插入片段大小为1 092 bp。SLA-2-HB01/pEGFP N3重组质粒转染PK15细胞后具有绿色荧光,Western Blotting显示SLA-2-HB01-EGFP融合蛋白分子量大小为70 kD,与理论值相符。成功构建了SLA-2-HB01/pEGFP N3重组质粒,并初步确认SLA-2-HB01-EGFP融合蛋白成功在PK15细胞中表达,为下一步进行SLA-2-HB01递呈多肽表位的研究奠定基础。

托佩克猪SLA-1-632-TPK基因的矫正及重组质粒SLA-1-TPK/pMD19-T的构建

猪白细胞抗原(swine leukocyte antigen,SLA)在猪免疫系统中起递呈抗原作用,对其展开研究可为猪相关传染病的预防提供依据。研究发现,托佩克猪SLA-1-632-TPK基因编码序列发生碱基缺失(距离SLA-1-632-TPK基因5′端632bp处丢失1个碱基"C"),导致移码突变。为矫正SLA-1-632-TPK基因,设计2对矫正引物,以原重组质粒SLA-1-632-TPK/pMD18-T为模板,利用剪切重叠延伸PCR(splicing overlap extention PCR,SOEPCR)技术分别扩增SLA-1-632-TPK 5′和3′端,之后进行拼接,最后扩增全序列从而矫正目的基因,并进一步连接pMD19-T Simple载体,通过单菌落PCR筛选阳性克隆并测序,并通过GENETYX version 9.0软件对所测序列进行分析。结果显示,SOE-PCR成功扩增得到5′和3′端片段,大小约为650和590bp,与理论设计值大小(648和585bp)接近,经过拼接以后,得到全长约1 200bp,与理论设计值1 223bp接近。菌落PCR结果显示,矫正基因成功克隆入pMD19-T Simple载体。序列分析结果显示,托佩克猪SLA-1-632-TPK基因距离5′端632bp处丢失的碱基"C"得到矫正并正确编码。本研究成功矫正了SLA-1-632-TPK基因,并构建其重组质粒SLA-1-TPK/pMD19-T,为下一步研究SLA-1-TPK蛋白表达和相关功能奠定基础。

烟台黑猪SLA-2基因真核表达载体的构建及表达

为构建烟台黑猪SLA-2基因(SLA-2-YT)的真核表达载体SLA-2-YT/pCDH并将其在真核细胞中表达,根据SLA-2-YT编码区基因序列设计1对引物,以SLA-2-YT/pMD18-T全基因克隆表达载体为模板进行PCR扩增获得SLA-2-YT编码区基因片段,在上下游引物的5'端分别添加限制性内切酶Xba I和Not I的酶切位点,将目的基因经pMD 19-T Simple Vector TA克隆后与pCDH-CMV-MCS-EF1-Puro真核表达载体连接,获得的重组质粒转化至大肠杆菌Stbl 3感受态细胞,对扩大培养的单克隆菌株抽提质粒,使用双酶切和测序验证插入序列。对真核表达载体构建正确的菌株抽提无内毒素质粒,通过慢病毒包装和感染将质粒转染至sT2细胞,通过Western Blotting检测sT2细胞中SLA-2-YT基因的表达情况。结果显示,成功构建了SLA-2-YT/pCDH重组真核表达载体。重组质粒进行慢病毒包装和感染sT2细胞,经嘌呤霉素筛选后,成功获得阳性细胞克隆。Western Blotting检测显示SLA-2-YT/pCDH在sT2细胞中得到了优势表达,其融合蛋白的分子量大小为45 kD,与理论设计值相符。该实验成功构建了SLA-2-YT编码区基因的真核表达载体,并证实了SLA-2-YT编码区基因能够在sT2细胞中优势表达,为下一步开展SLA-2-YT递呈CTL表位的研究提供了材料。