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一种用于提高水产抗病毒和免疫能力的组合物及其应用

文献发布时间:2024-04-18 20:02:18


一种用于提高水产抗病毒和免疫能力的组合物及其应用

技术领域

本发明属于基因工程和中药配伍领域,涉及一种用于提高水产抗病毒和免疫能力的组合物及其应用。

背景技术

虾属于甲壳类动物,这类动物缺乏像脊椎动物那样强大的适应性免疫系统,其主要依靠先天性免疫来抵御病原微生物的入侵。先天性免疫也称非特异性免疫,是先天具有,非针对某一特定抗原物质的免疫反应应答,具有稳定性,可遗传给子代,主要表现三方面的功能:(1)免疫屏障,包括皮肤黏膜屏障、血脑屏障、胎盘屏障。(2)吞噬作用,包括巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞等,均具有强大的吞噬作用。黄芪可以刺激巨噬细胞发挥吞噬功能,除了增强机体免疫力外还具有抗病毒、抗菌的作用,黄芪主要含有黄芪甲苷、黄芪多糖、生物碱等多种有效成分,特别是黄芪多糖属于干扰素诱导剂,能抑制病毒活性,同时也具有免疫调节活性,有助于增强体液免疫和非特异性免疫功能,进而帮助避免受到病毒感染。(3)体液作用,包括血液、各种分泌液与组织液含有补体、溶菌酶、干扰素等杀伤物质。虾C-型凝集素PcLT,作为一种重要的体液免疫因子,不仅能够参与病原相关分子模式的识别,还能够调节多种免疫反应,通过提高自身宿主免疫力,达到抵抗多种疾病的能力,具有广谱抗病性。PcLT既可以帮助机体快速清除细菌,又可以抵抗病毒感染,对水产养殖中常见的弧菌、白斑病毒等的攻击均能起到保护作用。

综上所述,目前现有虾C-型凝集素PcLT存在蛋白表达量少,抗病毒、抗菌的能力弱等问题。如何提供一种重组虾C-型凝集素PcLT,大幅度提高蛋白表达效率,提高虾抗病毒、抗菌的能力,弥补甲壳类动物特异性免疫缺乏,已成为目前基因工程技术领域亟待解决的问题之一。

发明内容

针对现有技术的不足和实际需求,本发明提供一种用于提高水产抗病毒和免疫能力的组合物及其应用,通过对PcLT的基因序列进行优化,利用重组质粒在大肠杆菌表达系统中进行表达,有效提高PcLT的表达效率,且将高表达的PcLT与中药黄芪进行配伍,有效提高了虾抗病毒、抗菌的能力,弥补了特异性免疫缺乏,非特异性免疫不足的缺陷。

为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:

第一方面,本发明提供了一种重组虾C-型凝集素PcLT,所述重组虾C-型凝集素PcLT在SEQ ID No.1所示序列上经过基因优化得到,所述重组虾C-型凝集素PcLT的核苷酸序列包括SEQ ID No.2所示的序列。

本发明利用生物信息学手段确定了虾C-型凝集素PcLT主要结构功能区的基因序列信息并对该序列进行了优化,提供了一种虾C-型凝集素PcLT的制备方法,该制备方法借助优化后的重组质粒在大肠杆菌表达系统中进行表达,简便易操作,表达效率高。

SEQ ID No.1:

ATGAATGTGGAAGCTTTTCTTCTGTTGTTAGGTTCCGTCTTGGTCTATGGCGATTCTCCAATAAACAAGGCCAGATATCCTGCTGCGGATATAACCTGCCCTTTGCCGTACAAAGCAGTTGGAGGTCGCTGCATTCTGTTCGCGGTGGCCGAGGCTGGCGCCTGGCACGACATGGGATACTTCTGCGAGACACTCGGGGGCAAACTGGTCGTTATTGACGACTCCACCTTCATGGAGGCTCTTACGGACTA CATCTTGGATGGTGAGTTCTCAACCACGGAATTCTGGATTGGAGCGACGGACGAGGTGACGGAAGGGGTGTGGAAGTGGGTCAATGGGAAGACGGTGAGGATGCGCATGCCTCTCTGGCTCACGTGTTCGGACGACCAGGAACCCAACGGTGGCAGCGCCGAGAACTGTCTGGCCATCACGAGCGACCATAACTACTACTTCGTCGACGCCGATTGCGCTCTAGCAATGAATCCCATTTGTGAATACACAGTACTTTAG。

SEQ ID No.2:

ATGAACGTTGAAGCTTTCCTGCTGCTGCTGGGTTCTGTTCTGGTTTACGGTGACTCTCCGATCAACAAAGCTCGTTACCCGGCTGCTGACATCACCTGCCCGCTGCCGTACAAAGCTGTTGGTGGTCGTTGCATCCTGTTCGCTGTTGCTGAAGCTGGTGCTTGGCACGACATGGGTTACTTCTGCGAAACCCTGGGTGGTAAACTGGTTGTTATCGACGACTCTACCTTCATGGAAGCTCTGACCGACTACATCCTGGACGGTGAATTCTCTACCACCGAATTCTGGATCGGTGCTACCGACGAAGTTACCGAAGGTGTTTGGAAATGGGTTAACGGTAAAACCGTTCGTATGCGTATGCCGCTGTGGCTGACCTGCTCTGACGACCAGGAACCGAACGGTGGTTCTGCTGAAAACTGCCTGGCTATCACCTCTGACCACAACTACTACTTCGTTGACGCTGACTGCGCTCTGGCTATGAACCCGATCTGCGAATACACCGTTCTGTAA。

优选地,所述基因优化的方法包括如下步骤:

(1)利用生物信息学手段确定虾C-型凝集素PcLT主要结构功能区的基因序列;

(2)调整密码子使用偏好,将密码子适应指数提高至0.9-0.96;

(3)去除原始序列中的重复区域,去除掉不良峰;

(4)对用于亚克隆的限制性酶切位点和负的顺式作用位点进行修饰;

(5)对整个序列进行微调,提高翻译效率,延长mRNA的半衰期。

上述0.9、0.96中的点值具体选择0.9、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96等。

第二方面,本发明提供了一种用于表达重组虾C-型凝集素PcLT的重组载体,所述重组载体含有第一方面所述的重组虾C-型凝集素PcLT的核苷酸序列。

优选地,所述重组载体还含有强启动子、标签蛋白、多克隆位点、限制性内切酶位点和氨苄抗性序列。

优选地,所述重组载体包括重组大肠杆菌表达载体pET32a。

优选地,所述重组载体的核苷酸序列如SEQ ID No.3所示。

SEQ ID No.3:

atccggatatagttcctcctttcagcaaaaaacccctcaagacccgtttagaggccccaaggggttatgctagttattgctcagcggtggcagcagccaactcagcttcctttcgggctttgttagcagccggatctcagtggtggtggtggtggtgctcgagtgcggccgcaagcttgtcgacggagctcgaattcggatccgatatcagccatggccttgtcgtcgtcgtcggtacccagatctgggctgtccatgtgctggcgttcgaatttagcagcagcggtttctttcataccagaaccgcgtggcaccagaccagaagaatgatgatgatgatggtgcatatggccagaaccagaaccggccaggttagcgtcgaggaactctttcaactgacctttagacagtgcacccactttggttgccgccacttcaccgtttttgaacagcagcagagtcgggataccacggatgccatatttcggcgcagtgccagggttttgatcgatgttcagttttgcaacggtcagtttgccctgatattcgtcagcgatttcatccagaatcggggcgatcattttgcacggaccgcaccactctgcccagaaatcgacgaggatcgccccgtccgctttgagtacatccgtgtcaaaactgtcgtcagtcaggtgaataattttatcgctcatatgtatatctccttcttaaagttaaacaaaattatttctagaggggaattgttatccgctcacaattcccctatagtgagtcgtattaatttcgcgggatcgagatcgatctcgatcctctacgccggacgcatcgtggccggcatcaccggcgccacaggtgcggttgctggcgcctatatcgccgacatcaccgatggggaagatcgggctcgccacttcgggctcatgagcgcttgtttcggcgtgggtatggtggcaggccccgtggccgggggactgttgggcgccatctccttgcatgcaccattccttgcggcggcggtgctcaacggcctcaacctactactgggctgcttcctaatgcaggagtcgcataagggagagcgtcgagatcccggacaccatcgaatggcgcaaaacctttcgcggtatggcatgatagcgcccggaagagagtcaattcagggtggtgaatgtgaaaccagtaacgttatacgatgtcgcagagtatgccggtgtctcttatcagaccgtttcccgcgtggtgaaccaggccagccacgtttctgcgaaaacgcgggaaaaagtggaagcggcgatggcggagctgaattacattcccaaccgcgtggcacaacaactggcgggcaaacagtcgttgctgattggcgttgccacctccagtctggccctgcacgcgccgtcgcaaattgtcgcggcgattaaatctcgcgccgatcaactgggtgccagcgtggtggtgtcgatggtagaacgaagcggcgtcgaagcctgtaaagcggcggtgcacaatcttctcgcgcaacgcgtcagtgggctgatcattaactatccgctggatgaccaggatgccattgctgtggaagctgcctgcactaatgttccggcgttatttcttgatgtctctgaccagacacccatcaacagtattattttctcccatgaagacggtacgcgactgggcgtggagcatctggtcgcattgggtcaccagcaaatcgcgctgttagcgggcccattaagttctgtctcggcgcgtctgcgtctggctggctggcataaatatctcactcgcaatcaaattcagccgatagcggaacgggaaggcgactggagtgccatgtccggttttcaacaaaccatgcaaatgctgaatgagggcatcgttcccactgcgatgctggttgccaacgatcagatggcgctgggcgcaatgcgcgccattaccgagtccgggctgcgcgttggtgcggacatctcggtagtgggatacgacgataccgaagacagctcatgttatatcccgccgttaaccaccatcaaacaggattttcgcctgctggggcaaaccagcgtggaccgcttgctgcaactctctcagggccaggcggtgaagggcaatcagctgttgcccgtctcactggtgaaaagaaaaaccaccctggcgcccaatacgcaaaccgcctctccccgcgcgttggccgattcattaatgcagctggcacgacaggtttcccgactggaaagcgggcagtgagcgcaacgcaattaatgtaagttagctcactcattaggcaccgggatctcgaccgatgcccttgagagccttcaacccagtcagctccttccggtgggcgcggggcatgactatcgtcgccgcacttatgactgtcttctttatcatgcaactcgtaggacaggtgccggcagcgctctgggtcattttcggcgaggaccgctttcgctggagcgcgacgatgatcggcctgtcgcttgcggtattcggaatcttgcacgccctcgctcaagccttcgtcactggtcccgccaccaaacgtttcggcgagaagcaggccattatcgccggcatggcggccccacgggtgcgcatgatcgtgctcctgtcgttgaggacccggctaggctggcggggttgccttactggttagcagaatgaatcaccgatacgcgagcgaacgtgaagcgactgctgctgcaaaacgtctgcgacctgagcaacaacatgaatggtcttcggtttccgtgtttcgtaaagtctggaaacgcggaagtcagcgccctgcaccattatgttccggatctgcatcgcaggatgctgctggctaccctgtggaacacctacatctgtattaacgaagcgctggcattgaccctgagtgatttttctctggtcccgccgcatccataccgccagttgtttaccctcacaacgttccagtaaccgggcatgttcatcatcagtaacccgtatcgtgagcatcctctctcgtttcatcggtatcattacccccatgaacagaaatcccccttacacggaggcatcagtgaccaaacaggaaaaaaccgcccttaacatggcccgctttatcagaagccagacattaacgcttctggagaaactcaacgagctggacgcggatgaacaggcagacatctgtgaatcgcttcacgaccacgctgatgagctttaccgcagctgcctcgcgcgtttcggtgatgacggtgaaaacctctgacacatgcagctcccggagacggtcacagcttgtctgtaagcggatgccgggagcagacaagcccgtcagggcgcgtcagcgggtgttggcgggtgtcggggcgcagccatgacccagtcacgtagcgatagcggagtgtatactggcttaactatgcggcatcagagcagattgtactgagagtgcaccatatatgcggtgtgaaataccgcacagatgcgtaaggagaaaataccgcatcaggcgctcttccgcttcctcgctcactgactcgctgcgctcggtcgttcggctgcggcgagcggtatcagctcactcaaaggcggtaatacggttatccacagaatcaggggataacgcaggaaagaacatgtgagcaaaaggccagcaaaaggccaggaaccgtaaaaaggccgcgttgctggcgtttttccataggctccgcccccctgacgagcatcacaaaaatcgacgctcaagtcagaggtggcgaaacccgacaggactataaagataccaggcgtttccccctggaagctccctcgtgcgctctcctgttccgaccctgccgcttaccggatacctgtccgcctttctcccttcgggaagcgtggcgctttctcatagctcacgctgtaggtatctcagttcggtgtaggtcgttcgctccaagctgggctgtgtgcacgaaccccccgttcagcccgaccgctgcgccttatccggtaactatcgtcttgagtccaacccggtaagacacgacttatcgccactggcagcagccactggtaacaggattagcagagcgaggtatgtaggcggtgctacagagttcttgaagtggtggcctaactacggctacactagaaggacagtatttggtatctgcgctctgctgaagccagttaccttcggaaaaagagttggtagctcttgatccggcaaacaaaccaccgctggtagcggtggtttttttgtttgcaagcagcagattacgcgcagaaaaaaaggatctcaagaagatcctttgatcttttctacggggtctgacgctcagtggaacgaaaactcacgttaagggattttggtcatgagattatcaaaaaggatcttcacctagatccttttaaattaaaaatgaagttttaaatcaatctaaagtatatatgagtaaacttggtctgacagttaccaatgcttaatcagtgaggcacctatctcagcgatctgtctatttcgttcatccatagttgcctgactccccgtcgtgtagataactacgatacgggagggcttaccatctggccccagtgctgcaatgataccgcgagacccacgctcaccggctccagatttatcagcaataaaccagccagccggaagggccgagcgcagaagtggtcctgcaactttatccgcctccatccagtctattaattgttgccgggaagctagagtaagtagttcgccagttaatagtttgcgcaacgttgttgccattgctgcaggcatcgtggtgtcacgctcgtcgtttggtatggcttcattcagctccggttcccaacgatcaaggcgagttacatgatcccccatgttgtgcaaaaaagcggttagctccttcggtcctccgatcgttgtcagaagtaagttggccgcagtgttatcactcatggttatggcagcactgcataattctcttactgtcatgccatccgtaagatgcttttctgtgactggtgagtactca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优选地,所述重组载体的构建方法包括如下步骤:

(1)对优化后的PcLT序列的基因片段和pET32a质粒进行双酶切,酶切产物经琼脂糖凝胶电泳分离后,切胶回收目的条带和载体条带;

(2)用T4连接酶连接,转化至感受态细胞中,利用氨苄青霉素进行筛选,获得重组质粒pET32a-PcLT。

第三方面,本发明提供了一种重组虾C-型凝集素PcLT的制备方法,所述制备方法包括:将第二方面所述的重组载体在大肠杆菌中表达获得重组的PcLT,并将大肠杆菌离心,不锈钢筛过滤菌泥,高压均质。

优选地,所述离心的转速为500-2000rpm,时间为5-20min。

上述500-2000rpm中的具体点值可以选择500rpm、600rpm、800rpm、1000rpm、1200rpm、1400rpm、1600rpm、1800rpm、2000rpm。

上述5-20min中的具体点值可以选择5min、6min、8min、10min、12min、14min、16min、18min、20min。

优选地,所述大肠杆菌包括大肠杆菌BL21(DE3)。

优选地,所述不锈钢筛的孔径为60-100目。

上述60-100目中的具体点值可以选择60目、70目、75目、80目、85目、90目、95目、100目等。

优选地,所述制备方法包括如下步骤:

(1)将权利要求3或4所述的重组载体通过化学转化法转入至大肠杆菌感受态细胞中,转化结束后,将带有重组质粒的大肠杆菌涂布含有0.5-2μg/mL氨苄抗性的LB平板,35-37℃恒温培养;

(2)挑取平板上生长的单菌落纯培养后提取质粒,将质粒进行测序鉴定,得到重组菌;

(3)将重组菌于含有0.5-2μg/mL氨苄的LB液体培养基中35-37℃振荡培养过夜;

(4)取振荡培养过夜的菌液接种到LB培养基中使其OD

(5)诱导过夜后终止发酵,离心收集菌体获得所述重组虾C-型凝集素PcLT。

上述0.5-2μg/mL中的具体点值可以选择0.5μg/mL、0.6μg/mL、0.8μg/mL、1.0μg/mL、1.2μg/mL、1.4μg/mL、1.6μg/mL、1.8μg/mL、2μg/mL等。

上述0.1-0.3中的具体点值可以选择0.1、0.2、0.3等。

上述35-37℃中的具体点值可以选择35℃、36℃、37℃等。

上述0.5-3h中的具体点值可以选择0.5h、0.6h、0.8h、1.2h、1.4h、1.6h、2.8h、3h等。

上述0.5-2mM中的具体点值可以选择0.5mM、0.6mM、0.8mM、1.0mM、1.2mM、1.4mM、1.6mM、1.8mM、2mM等。

优选地,步骤(1)所述化学转化方法包括如下步骤:

(1)感受态细胞与重组载体混匀,于冰上静置15-60min;

(2)40-50℃水浴热激30-60s,迅速放回冰中静置2-10min;

(3)静止后与不含抗生素的无菌LB液体培养基混合均质,35-37℃震荡培养15-60min。

上述15-60min中的具体点值可以选择15min、16min、18min、20min、30min、40min、50min、55min、60min。

上述2-10min中的具体点值可以选择2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min。

第四方面,本发明提供了一种用于水产抗病毒的组合物,所述用于水产抗病毒的组合物包括含有第一方面所述的重组虾C-型凝集素PcLT的菌泥和黄芪;所述菌泥和黄芪的体积比1:(2-6),所述水产包括虾。

上述2-6中的具体点值可以选择2、3、4、5、6。

第五方面,本发明提供了第一方面所述的重组虾C-型凝集素PcLT、第二方面所述的重组载体或第四方面所述的用于虾抗病毒的组合物在制备治疗虾免疫疾病的药物中的应用。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

(1)本发明对虾C-型凝集素PcLT的主要抗原结构功能区的核苷酸序列进行优化,将优化后的PcLT核苷酸序列在大肠杆菌中重组表达,显著提升了PcLT的表达效率,优化后蛋白表达效率是未优化的3.2倍;

(2)本发明将高表达的PcLT与中药黄芪进行配伍,有效提高了虾抗病毒、抗菌的能力,弥补了甲壳类动物特异性免疫缺乏、非特异性免疫不足的缺点,增强虾非特异性免疫中的吞噬作用和体液作用。

附图说明

图1为pET32a-PcLT质粒双酶切鉴定图;

图2为优化前后蛋白表达对比图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果,以下结合实施例和附图对本发明作进一步地说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施方式仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。

实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件,或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可通过正规渠道商购获得的常规产品。

实施例1

确定虾C-型凝集素PcLT的基因序列。

(1)在NCBI中查到该核苷酸序列及所编码的氨基酸序列,筛选得到用于合成、构建的虾C-型凝集素PcLT核苷酸序列,通过查阅文献确定虾C-型凝集素PcLT基因全长序列、开放阅读框及抗原结构功能区;

(2)调整密码子使用偏好,以符合目标宿主的最高表达谱,将密码子适应指数从0.5提高到0.96(CAI值0.8-1.0被认为是良好的高表达);

(3)去除原始序列中的重复区域,去除掉不良峰,避免mRNA中的茎环结构;

(4)对用于亚克隆的限制性酶切位点和负的顺式作用位点进行修饰;

(5)续对整个序列进行微调,提高翻译效率,延长mRNA的半衰期,获得优化的虾C-型凝集素PcLT基因序列,该序列如SEQ ID NO.2所示,将该序列送至生工生物工程(上海)股份有限公司进行合成。

实施例2

重组载体的构建和目标蛋白的表达。

(1)对人工合成的PcLT基因序列(如SEQ ID NO.2所示)和pET32a质粒(序列如SEQID NO.3所示)进行BamH I和Xho I双酶切,酶切产物经琼脂糖凝胶电泳分离后,切胶回收目的条带和载体条带,用T4连接酶连接,转化至BL21(DE3)感受态细胞中,利用1μg/mL氨苄青霉素进行筛选,获得新质粒pET32a-PcLT;

(2)挑取平板上生长的单菌落纯培养后提取质粒,将质粒进行双酶切鉴定并将鉴定正确的质粒送上海生工进行测序鉴定,得到重组菌;

(3)将重组菌于含有1μg/mL氨苄的LB液体培养基中37℃振荡培养过夜;

(4)取振荡培养过夜的菌液接种到含有1μg/mL氨苄的LB培养基中使其OD

(5)诱导过夜后终止发酵,分别取诱导前和诱导后菌液,定量后将菌液浓缩并加入5×SDS上样缓冲液,使缓冲液终浓度为1×SDS,放入沸水中煮沸10min,进行SDS-PAGE凝胶电泳检测蛋白表达情况,优化后蛋白表达率更高,是未优化蛋白的3.2倍。

实施例3

将实施例2中表达的虾凝集素PcLT重组菌离心,得到菌泥后使用80目不锈纲筛子过滤,再使用无菌高压均质机均质,均质后蛋白溶液与黄芪溶液按1:4的体积比进行混合,分装至250mL/瓶进行水产动物实验。

实施例4

将实施例2中表达的虾凝集素PcLT重组菌离心,得到菌泥后使用80目不锈纲筛子过滤,再使用无菌高压均质机均质,均质后蛋白溶液与黄芪溶液按1:2的体积比进行混合,分装至250mL/瓶进行水产动物实验。

实施例5

将实施例2中表达的虾凝集素PcLT重组菌离心,得到菌泥后使用80目不锈纲筛子过滤,再使用无菌高压均质机均质,均质后蛋白溶液与黄芪溶液按1:6的体积比进行混合,分装至250mL/瓶进行水产动物实验。

实施例6

将实施例2中表达的虾凝集素PcLT重组菌离心,得到菌泥后使用80目不锈纲筛子过滤,再使用无菌高压均质机均质,均质后蛋白溶液与黄芪溶液按1:1的体积比进行混合,分装至250mL/瓶进行水产动物实验。

实施例7

将实施例2中表达的虾凝集素PcLT重组菌离心,得到菌泥后使用80目不锈纲筛子过滤,再使用无菌高压均质机均质,均质后蛋白溶液与黄芪溶液按1:8的体积比进行混合,分装至250mL/瓶进行水产动物实验。

测试例1

对虾的病毒性疾病测试。

对出现病毒性红体病的广西养殖户的虾塘使用重组虾凝集素PcLT和黄芪组合物产品,病症得到明显改善,具体使用情况及结果如下表1所示。

表1

综上所述,本发明对虾C-型凝集素PcLT的主要抗原结构功能区的核苷酸序列进行优化,将优化后的PcLT核苷酸序列在大肠杆菌中重组表达,显著提升了PcLT的表达效率,优化后蛋白表达效率是未优化的3.2倍,将表达蛋白的菌泥与中药黄芪按体积合适比例进行配伍,味道甘甜,性质温和,为虾抵御病原微生物的入侵、增强非特异性免疫提供重要基础。

申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术分类

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