结核分枝杆菌rps12基因的克隆及核酸序列的分析

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结核分枝杆菌rps12基因的克隆及核酸序列的分析

丁淑琴;王强;王淑静;王洁;张焱

【摘 要】目的 扩增结核分枝杆菌rps12基因,并将其克隆至质粒pGEMT中进行核苷酸序列特性分析.方法 以结核菌标准菌株H37Rv为模板,通过PCR技术扩增出结核分枝杆菌rps12抗原基因,将其重组到pGEM -T载体后进行酶切鉴定及序列测定和生物信息学分析.结果 成功扩增出结核分枝杆菌rps12抗原基因,测序表明该片段开放阅读框由375bp组成,与已发表基因核苷酸序列相比,同源性为100%,推导编码氨基酸序列同源性为99%.结论 成功克隆rps12基因,经DNA测序证实,该片段阅读框完整,该基因的获得为其原核表达及相关研究奠定了基础.%Objective

To explore the effect of Huangqi on the differentiation of adipose -

derived stem cells ( ASCs) into osteoblasts which will provide a

comfortable environment to induced the differentiation into osteo-blasts.

Methods ASCs were recovered and passaged. The third passage of ASCs

was used for this experiment. The whole experiment was divided into the

following groups: the control group, the induction group and the huangqi

group. MTT was used to test the proliferation of ASCs and RT - PCR was

used to test the mRNA expression of ALP and Collagen I. Results MTT

showed that the proliferation of ASCs was significantly promoted by both

the induction and the Huangqi groups, compared with the control group

(P <0.05) in the first time point and it was the contrary in the late period

( P <0.05 ). RT - PCR showed that the expression of ALP (0.42 ±0.02, 0.61

±0.01) and Collagen I (0.39 ±0.09, 0.56 ±0. 18) increased significantly in

the induction and the Huangqi groups, compared to the control groups (0.23 ±0.06, 0. 11 ±0.03) (P <0.05). And the Huangqi group significantly

increased the expression of ALP and Collagen I compared to the induction

group (P>0.05). Conclusion Huangqi may increase the osteoblastic ability

of ASCs, which will provide a basis of theory by using the Chinese

Medicine to repair bone defect.

【期刊名称】《宁夏医科大学学报》

【年(卷),期】2011(033)008

【总页数】3页(P729-731)

【关键词】结核分枝杆菌;rps12基因;克隆;同源性分析

【作 者】丁淑琴;王强;王淑静;王洁;张焱

【作者单位】宁夏医科大学,银川750004;宁夏医科大学,银川750004;宁夏医科大学,银川750004;宁夏医科大学,银川750004;宁夏医科大学,银川750004

【正文语种】中 文

【中图分类】R378.91+1

结核病患者主要居住在低收入国家,我国肺结核患者主要分布在经济不发达中西部地区和农村。据报道,宁夏新发肺结核病人发现率尚未达到70 %的国家要求[1]。现有的结核病病原学诊断方法多不能达到早期、有效、特异的诊断目的。如传统的细菌学培养鉴定需要6~8周时间,所耗时间长;痰涂片抗酸染色,简单快速,但检出率太低。血清学诊断技术由于其固有优势,如操作简便、快速、便于推广,无需特殊设备等,而且又有迅速发展成为自动化的趋势,为人们所广泛采纳[2-4]。近年来研究表明,重组蛋白抗原研究是结核病血清学诊断研究的热点,而候选基因的筛选和获得是其前提和关键。本研究拟通过基因工程技术筛选和克隆出结核分枝杆菌核糖体蛋白S12(Mycobacterium tuberculosis ribosomal protein S12,rps12)基因,并对其进行序列分析,为研究结核病候选诊断抗原基因做好前期工作。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 质粒与菌种 标准菌株H37RvDNA由第四军医大学王丽梅博士馈赠,pGEM-T载体购自Promega 公司。E.coli JM109由本室保存。

1.1.2 酶与试剂 E.coli JM109感受态购自北京全式金生物公司,X-gal、IPTG、TaqDNA聚合酶购自Promega 公司,限制性内切酶EcoRI、XholI购自HIMERx公司,200bpDNA Marker、λDNA HindⅢ Marker购自北京华美公司,质粒小量提取试剂盒、DNA回收试剂盒购自天根生物公司。

1.1.3 PCR引物 在GeneBank 公共数据库检索结核分枝杆菌rps12基因序列(GeneID:GenBank:L08011.1),设计其上下游引物。为了便于亚克隆,分别在上下游引物的两端各设计一个EcoRI和XholI酶切位点,并在5’端加入保护性碱基。引物由上海生物工程公司合成。如下所示:

P1:5’-GTGAATTCATGCCAACCATCCAGCAGCTG-3’

P2:5’-AGCTCGAGTCAGCCCTTCTCCTTCTTAG-3’

1.2 方法

1.2.1 rps12基因的体外扩增 PCR反应总体积25μL:10×Buffer 2.5μL,10mM

dNTP 0.5μL,上、下游引物各0.5μL,DNA 2μL,DNA Taq酶0.5μL,dd H2O

18.5μL;反应条件:94℃ 4min;94℃ 30s,60℃ 30s,72℃ 30s,30个循环;72℃ 7min。1.5%琼脂糖胶电泳鉴定结果。

1.2.2 rps12基因的克隆 DNA回收试剂盒切胶回收纯化PCR产物。目的片段与pGEM-T载体4℃连接过夜。连接产物转化入E.coli JM109感受态细胞,并涂布于铺有IPTG和X-gal的YT平板上[5], 37℃倒置过夜。

1.2.3 重组质粒的酶切鉴定 经蓝白斑筛选,挑选白色菌落 [5]扩增培养,小量抽提质粒,用EcoRI、XholI酶切鉴定。

1.2.4 rps12基因测序及分析 rps12基因序列测定由上海生物工程公司进行。测序结果经DNAStar软件分析并与GeneBank已发表的基因进行同源性比对。

2 结果

2.1 rps12基因的PCR扩增

PCR成功扩增出一大小约400bp的DNA片段(图1)。

1.rps12 PCR扩增产物;2.DNA Marker图1 rps12基因的PCR扩增

2.2 重组质粒的酶切鉴定

扩增培养白色菌落,小量抽提质粒后双酶切鉴定。结果显示得到了大约400bp的DNA片段(图2),证明rps12/ pGEM-T/JM109克隆体系构建成功。

1.200bp DNA Marker;2.λDNA HindⅢ Marker;3.pGEM-T;4.rps12/

pGEM-T 重组质粒;5.rps12 PCR扩增 产物;6.EcoRI and XholI 酶切产物图2

重组质粒的双酶切鉴定

2.3 rps12序列测定及分析

测序结果表明rps12基因的开放阅读框为375bp,编码124个氨基酸。用DNAStar软件预测氨基酸序列的分子质量、等电点,结果如下:rps12分子质量单位为13849.2KDa,理论等电点为11.37,碱性氨基酸残基(Arg+Lys)百分比为25.0%,酸性氨基酸残基(Asp+Glu)百分比为5.6%。与GenBank中已发表的序列同源性比对结果显示:核酸序列同源性达100%(序列号:gb|AY156729.1)。推导理论氨基酸序列(序列号:gb|AAN52765.1)同源性为99%。

3 讨论 利用基因工程技术可获得质量更好,纯度更高的蛋白抗原,为结核病血清学诊断方法及蛋白质芯片检测技术的建立奠定了坚实的基础。目前研究最多的结核分枝杆菌蛋白抗原主要有14kD、16kD、38kD、Ag85和ESAT-6等 [6],但后续研究资料显示效果并不太理想,如:38kDa 蛋白的特异性为27%~89%,表明其特异性不稳定;rAg85A-ELISA 的特异性为93.9%, 敏感性为15.6%,灵敏度显著低于PPD-ELISA等[7-8]。本室在GeneBank 找到互联网上已经发表的结核枝支杆菌rps12序列, PCR法体外扩增该片段。为了便于定向亚克隆及后续测序的准确性,在该基因上下游引物上分别设计了EcoRI和XholI两个酶切位点;并将DNA片段重组于pGEM-T载体。克隆基因经酶切鉴定及测序结果与预期一致, rps12基因由375bp组成,推导理论氨基酸为124个。DNAStar软件预测结果显示rps12氨基酸序列的分子量为13849.2 kDa,理论等电点为11.37。通过蛋白质同源性检索发现,本室克隆的基因与GeneBank报道的核酸序列同源性达100%,氨基酸序列同源性达99%,这为今后的蛋白定向表达工作奠定了基础。本研究根据国外已发表的结核分支杆菌基因序列设计引物,成功获得结核分支杆菌rps12基因,对于此基因作为结核分支杆菌诊断抗原基因侯选目的基因的潜力,尚待后续工作的进一步研究。

【相关文献】

[1] 王晓林 ,刘锦平.宁夏结核病控制项目(2001-2005 年)实施情况的评价[J].宁夏医学杂志,2006,28(16):950-951.

[2] Bergmann JS,Keating WE,Woods GL.Clinical evaluation of the BD-Probe Tec ET

system for rapid detection of Mycobacterium tuberculosis[J].J Clin Microbiol,2000,38(2):863-865.