本發明屬于生物技術領域,涉及一種mdpv感染性質粒克隆的構建以及轉染番鴨胚拯救病毒的方法。
背景技術:
番鴨細小病毒(muscovyduckparvovirus,mdpv)主要感染3周齡內雛番鴨,感染番鴨表現以腹瀉、軟腳和喘氣為主要特征的臨床癥狀,俗稱番鴨“三周病”。發病率可達27%~62%,死亡率在22%~43%之間,病愈鴨大部分成為僵鴨。該病是番鴨養殖業上的重要疫病之一,國內雛番鴨細小病毒病的報道最早始于1985年,法國1990年報道該疫病的存在。
番鴨細小病毒屬于細小病毒科依賴細小病毒屬,其基因組為一條線性的單股dna,以相等的極性存在病毒粒子中。兩側翼為457個堿基組成的末端倒置重復序列(itr),itr與病毒基因組的復制、剪切、拯救等特性密切相關。基因組左側閱讀框編碼病毒的非結構蛋白rep,依據不同的剪接方式可生成為rep1等4種不同的rep蛋白,rep蛋白通過與itr結合參與基因組dna的復制以及調控下游p41啟動子。基因組右側閱讀框編碼衣殼蛋白cap,依據起始密碼子不同和翻譯后的蛋白裂解可分別生成vp1、vp2、vp3三個蛋白,三個蛋白氨基端不同、羧基端一致,以大約1:1:8的比例共同組成病毒的衣殼。
自上世紀80年代后期開始,由番鴨細小病毒引起的番鴨“三周病”開始在我國很多番鴨養殖區流行。到目前為止,有關mdpv的完整基因組序列仍很有限,目前報道序列多集中于內部編碼蛋白。本實驗室于2000年從浙江省的發病番鴨體內分離到一株mdpv,定名為yy株。在人工感染試驗中,將含有yy株的新鮮尿囊液頸部皮下接種2日齡番鴨,番鴨死亡率可達62.5%。
反向遺傳技術是開展病毒研究的一種有用平臺,在闡明病毒致病機制和疫苗研制中能夠發揮重要作用。同樣,構建mdpv感染性分子克隆,以此為基礎可以對mdpv的特定基因展開更為有效的研究,對mdpv弱毒疫苗株的研制也提供了一個有用平臺。
病毒拯救是反向遺傳操作上的重要一環,大多是將構建的質粒或rna轉錄產物轉染細胞的途徑來實現拯救目的。對于細小病毒而言,細胞處于分裂期時才最適于病毒復制,因此轉染時細胞所處狀態對轉染拯救結果影響很大,同時每次轉染時制備原代細胞也頗費時間。因此,若能建立一種簡便、高效的拯救方法,將極大的方便并推動mdpv相關基礎研究的深入開展。
技術實現要素:
本發明的目的是提供一種番鴨細小病毒(muscovyduckparvovirus,mdpv)感染性質粒的構建方法,以及簡便高效的拯救方法。
本發明所述的mdpv感染性克隆質粒的拯救方法,是將mdpv完整基因組克隆入載體質粒pbskn,獲得重組質粒,將重組質粒與轉染試劑混合后,通過絨毛尿囊膜途徑接種非免疫番鴨胚,重組質粒在番鴨胚中得到拯救;所述pbskn載體,是將商品化質粒pbluescriptii(sk)多克隆位點上原有的ecorv酶切位點用ncoi位點替換而得到。
具體地:將重組質粒與轉染試劑lipofectamine2000按照一定比例1:2.5(μg/μl)混合后,通過絨毛尿囊膜途徑接種11日齡非免疫番鴨胚。番鴨胚在接種后7~11天死亡,胚體具有典型的mdpv感染特征,表現為胚體出血、絨毛尿囊膜水腫的典型特征。拯救出的病毒具有與親本病毒yy株相近的致病性。
進一步地,為了排除轉染拯救過程中親本mdpv毒株污染的可能,可通過overlappcr方法,在重組質粒的克隆基因組內部引入1個同義堿基突變作為遺傳標記,得到的帶有遺傳標記的重組質粒再施以轉染及拯救過程。更具體地,可以是在重組質粒的vp1基因中引入1個突變堿基作為遺傳標記。
本發明中,所述的重組質粒是插入mdpvyy株完整基因組pyy質粒,或者是插入mdpvyy株完整基因組并引入遺傳標記的pyyδ質粒。但是,本發明的拯救方法適用于但不僅限于插入mdpvyy株完整基因組的pyy質粒或pyyδ質粒。對其它mdpv分離株,以本發明內容公開的相同構建方法克隆其全基因組,獲得重組質粒,重組質粒的拯救方法同pyy質粒或pyyδ質粒。
本發明所述的質粒pyy,它的構建方法在于:超速離心濃縮mdpvyy株病毒,提取病毒基因組單鏈dna,體外退火后生成雙股dna。用ncoi酶切基因組dna生成兩個亞基因組片段,分別克隆入自行改造的pbskn載體的相應酶切位點,在sure株大腸桿菌感受態細胞中增殖。再通過酶切-連接的常規分子操作,拼接獲得含有完整基因組的質粒pyy。
進一步地,通過overlappcr方法,在pyy質粒的vp1基因中引入1個同義突變堿基作為遺傳標記,獲得質粒pyyδ。
本發明中所述相近的致病性是指在雛番鴨感染試驗中,拯救病毒具有與親本病毒相近的死亡率。
本發明公開了yy株的完整基因組序列。yy株基因組由5075個核苷酸組成(seqibno.7)。yy株itr由428個核苷酸組成,5′itr和3′itr具有一致的序列。該回文結構的莖部由342個核苷酸組成,通過堿基互補形成171個堿基對,45個核苷酸組成bubble區。itr內側為d或d′區,由41個核苷酸組成。
作為一個具體的操作,本發明公開了一種mdpv全基因組克隆的構建方法,該方法對其它mdpv毒株同樣適用,它包括如下步驟:
(1)mdpv核酸的提取
mdpvyy株在番鴨胚中增殖,收集的尿囊液分別經差速和超速離心濃縮到原有體積的1/60。采用sds-蛋白酶k消化法提取病毒核酸。經95℃變性10min,緩慢冷卻至65℃退火,使單股dna形成雙股dna,經0.8%瓊脂糖凝膠電泳,可觀察到約5.1kb基因組dna。
(2)全基因組克隆的構建
將體外退火的mdpvyy株基因組雙股dna用限制性內切酶ncoi酶切,產生兩個亞基因組片段。將0.7kb基因組左片段插入質粒載體pbskn的hincii-ncoi之間,產生質粒pbskn-l。4.4kb基因組右片段插入質粒載體pbskn的ncoi-smai之間,產生質粒pbskn-r。pbsknb-l質粒和pbskn-r質粒分別用xhoi和ncoi進行雙酶切,分別回收0.7kb和7.3kb片段,體外進行連接,連接產物轉化sure感受態細胞(agilent,santaclara,usa),最終產生包含yy株全基因組的克隆質粒pyy。
本發明還公開了pyy質粒中遺傳標記引入的方法,以便于將拯救病毒與親本病毒yy株區分開(見附圖7)。
在pyy質粒的vp1基因中引入1個突變堿基作為遺傳標記,不改變氨基酸組成,獲得質粒pyyδ。利用yy株基因組內部在擬突變位點兩側分別存在單一bglii和kpni位點,設計了一組overlappcr引物,引物代號和序列分別為:
mp1:5′gtccggag
mp2:5′gcaggtagatat
mp3:5′tggcagaacaga
mp4:5′atacct
酶切位點用單下劃線標示,單個突變堿基用雙下劃線標示,堿基由t突變為c,突變后產生1個新的ecorv位點,但不改變氨基酸組成。
mp1引物和mp4引物內部分別含有bglii和kpni位點。通過overlappcr,結合酶切連接操作,能夠將1個突變堿基引入pyy質粒,獲得質粒pyyδ。
本發明還公開了pyyδ質粒通過絨毛尿囊膜轉染番鴨胚拯救病毒的具體方法:
采用lipofectamine2000作為轉染試劑。質粒和轉染試劑的比例按照1:2.5(μg:μl)進行。吸取16μgpyyδ質粒溶液至1個滅菌的1.5ml離心管中,用opti-dmem培養液(invitrogen,美國)稀釋至1ml;另一個離心管內加入40μllipofectamine2000轉染試劑,加入960μlopti-dmem培養液混勻。將稀釋后的質粒和轉染試劑靜置5min后,輕柔混勻,室溫靜置20min后即可進行轉染。每只番鴨胚接種0.25ml質粒-轉染試劑混合物于絨毛尿囊膜上,其中包含了2.0μg質粒。番鴨胚在接種后第6天開始出現死亡,至轉染后第9天,死亡率達到83%。拯救病毒在番鴨胚上能夠成功傳代。
本發明對拯救病毒的致病性進行了測定。結果表明:以拯救病毒的新鮮尿囊液頸部皮下接種2日齡雛番鴨,死亡率達到56%,不死雛番鴨生長明顯慢于對照組,表明拯救病毒具有與親本病毒yy株相當的致病力。本發明建立的拯救方法操作簡便高效,避免了轉染原代細胞帶來的繁瑣和低效問題,在mdpv反向遺傳學研究和疫苗創制上具有潛在應用價值。
附圖說明
圖1.mdpvyy株基因組dna的瓊脂糖凝膠電泳分析。m.1kbdna分子量markers;1.基因組dna退火后形成的5.1kb雙股dna分子。
圖2.mdpvyy株感染性克隆pyy的構建策略
圖3.pyy質粒示意圖
圖4.pyy質粒的酶切鑒定.m:1kbdnamarkers;1:ncoi酶切產生單一的8.0-kbdna條帶.2:xhoi和bamhi雙酶切產生3.0kb載體分子和5.0kbmdpv基因組分子。
圖5.pyyδ轉染11日齡番鴨胚,胚胎在第6天開始出現死亡,至轉染后第10天死亡率達到83%,而轉染pbskn質粒的對照鵝胚全部存活。
圖6.pyyδ轉染番鴨胚后胚胎死亡的病理變化,表現為胚體、頭部、肢端出血(a),而轉染pbskn對照質粒的番鴨胚發育正常(b)。
圖7.pyy-2δ質粒轉染拯救病毒與親本病毒的區分。拯救病毒的1.4kb擴增片段能夠為ecorv酶切成0.4kb和1.0kb兩條帶,而親本病毒的1.4kb擴增產物不能為ecorv所切開。
圖8.拯救病毒與親本病毒序列的比較。拯救病毒與親本病毒株yy具有一致的序列,除了在拯救病毒中引入的作為遺傳標記的唯一堿基突變(t→c).
具體實施方式
為更好地理解本發明,以下結合具體生物材料及參數對本發明進一步說明,不是對本發明的進一步限定。
實施例
1.mdpv全基因組克隆pyy的構建
1.1.病毒擴增
將保存的mdpvyy株(archivesofvirology,2016,161:2589-2594)種毒用滅菌生理鹽水做1:10稀釋,加入青、鏈霉素至終濃度各2000μg或2000iu/ml,置37℃培養箱中孵育30min后接種12日齡非免疫番鴨胚,每只0.2ml。石蠟封口后放入37℃孵化箱中,每隔8h照蛋1次,剔除48h前死亡的鵝胚。收集48小時后死亡番鴨胚,置于4℃冰箱放置4~6h后無菌收取尿囊液,儲存在-40℃冰箱,備用。
1.2.病毒純化
將收集到的300ml病毒尿囊液按11,000g離心20min,取上清后加入1/3體積的氯仿,劇烈震蕩,以同樣的離心力轉速再次離心20min,收集上層水相再經150,000g離心力超速離心3h(sw32ti轉子,beckman)。棄去上清,病毒沉淀用5mlte緩沖液(50mmtris,20mmedta,ph8.0)溶解,-70℃保存待用。
1.3病毒dna提取
取500μl濃縮病毒液,分別加入10%sds和蛋白酶k至終濃度為1%和400μg/ml。45℃水浴2小時。用苯酚-氯仿-異戊醇(25:24:1)和氯仿-異戊醇(24:1)各抽提1次。上清液加入2.5倍體積的無水乙醇和十分之一體積的醋酸鈉(ph5.2),-70℃沉淀過夜。次日15,000rpm/min,離心20min,去上清,核酸沉淀用70%酒精洗滌,再次15,000rpm/min,離心8min,去上清,沉淀涼干后,用30μlste緩沖液(10mmtris,1mmedta,100mmnacl,ph8.0)溶解。將提取的核酸置于95℃水浴10min,使單股dna發生熱變性,然后緩慢冷卻到65℃,此時單股dna可退火形成雙鏈。取10μl經0.8%瓊脂糖凝膠電泳分析dna,見附圖1。
1.4基因組克隆
為了便于克隆,我們對pbluescriptii(sk)質粒(agilent公司,美國)的酶切位點進行了改造,將質粒上原有的ecorv酶切位點用ncoi位點替換,改造后的質粒命名為pbskn。該質粒的藍白斑篩選特性保持不變。
mdpv在724位堿基處存在單一的ncoi位點。mdpv的dsdna用ncoi酶切,酶切產物電泳分離后,切膠回收目的膠塊,用膠回收試劑盒純化目的片段。將0.7kb基因組左片段插入質粒載體pbskn的hincii-ncoi之間,產生質粒pbskn-l。4.4kb右片段插入質粒載體pbskn的ncoi-smai之間,產生質粒pbskn-r,構建策略見附圖2。pbsknb-l質粒和pbskn-r質粒分別用xhoi和ncoi進行雙酶切,分別回收0.7kb和7.3kb片段,體外進行連接,連接產物轉化sure感受態細胞(agilent,santaclara,usa),最終產生包含yy株全基因組的克隆質粒pyy,見附圖3。
pyy質粒的酶切鑒定。ncoi酶切產生單一的8.0-kbdna條帶,用xhoi和bamhi雙酶切產生3.0kb載體分子和5.0kbmdpv基因組分子,見附圖4。
1.5基因組序列分析
將構建的pbskn-l和pbskn-r陽性克隆送商業化公司(蘇州金唯智)進行測序。由于itr形成的高級結構會干擾測序反應,利用itrloop區天然存在的sphi位點,對pbskn-l和pbskn-r質粒,分別用sphi+bamhi或者sphi+xhoi進行雙酶切,生成的亞片段將包含半個itr。將含有一半itr序列的亞片段克隆進puc19或者pbsk質粒的相應位點,對重組克隆進行測序后將獲得一致的itr序列。
利用dnastar軟件包中的seqmanii程序對所測序列進行拼接,獲得完整的基因組序列,并提交genbank。(登錄號kx000918)。
序列分析結果表明,yy株基因組由5075個核苷酸組成。yy株itr由428個核苷酸組成,5′itr和3′itr具有一致的序列。該回文結構的莖部由342個核苷酸組成,通過堿基互補形成171個堿基對,45個核苷酸組成bubble區。itr內側為d或d′區,由41個核苷酸組成。
1.6pyy質粒的轉染拯救
1.6.1pyy質粒純化
挑取pyy克隆單個菌落,接種于含有氨芐青霉素(100μg/ml)的lb培養基中,37℃震蕩培養16~24h。采用高純度質粒純化試劑盒提取質粒,具體操作按照其說明書進行,質粒用超純水溶解。采用nanodrop2000核酸測定儀,檢測質粒濃度和純度,確保od260/280在1.8-2.0之間。
1.6.2質粒-轉染試劑混合物的配制
轉染混合物的配制參照lipofectamine2000轉染試劑(invitrogen,carlsbad,usa)說明書進行。質粒和轉染試劑的比例按照1:2.5(μg:μl)進行。取16μg純化的質粒溶液至1個滅菌的指形管中,用opti-dmem培養液(invitrogen)稀釋至1ml;另一個離心管內加入40μllipofectamine2000轉染試劑,加入960μlopti-dmem培養液混勻。將稀釋后的質粒和轉染試劑靜置5min后,輕柔混勻,室溫靜置20min后即可進行轉染
1.6.3轉染番鴨胚
上述配制好的轉染試劑,分別經絨毛尿囊膜途徑接種11日齡番鴨,每只番鴨胚接種0.25ml,其中包含2.0μg質粒。同時將質粒載體pbskn轉染番鴨胚作為對照。石蠟封口后放入孵化箱內繼續孵育,每隔8h照胚1次,棄去48小時內死亡番鴨胚。收集轉染48小時后死亡番鴨胚的尿囊液,-70凍存。
結果表明,pyy質粒轉染11日齡番鴨胚,轉染后第7天胚體開始死亡,至13天死亡率達到100%。收集尿囊液-70℃凍存。檢查胚體病變,可見胚體、頭部、肢端出血,絨毛尿囊膜水腫等特征性病變。
1.6.4拯救病毒的傳代
將第1代的拯救病毒用滅菌生理鹽水做1:50稀釋,接種12日齡番鴨胚,收集死亡番鴨胚尿囊液,觀察胚體病變。如此傳至第4代,-70℃保存備用。
1.7拯救病毒中遺傳標記的引入
為了排除拯救病毒可能來自于轉染或傳代過程中親本病毒或mdpv野毒株污染的可能,采用overlappcr方法在pyy質粒內部vp1基因上游引入一個堿基突變(t→c),突變后產生1個新的ecorv位點,但不改變氨基酸的組成。
1.7.1overlappcr引物設計
為了實現鑒別的目的,設計了一組重疊pcr引物,引物由大連寶生物有限公司合成,引物代號和序列分別為:
mp1:5′gtccggag
mp2:5′gcaggtagatat
mp3:5′tggcagaacaga
mp4:5′atacct
mp1和mp4內部分別含有bglii和kpni位點,用斜體標示,突變堿基用雙下劃線標示。1.7.2overlappcr擴增
以pyy質粒為模板,以mp1引物和mp2引物擴增2109bp的a片段。反應體系為:primestarmaxpremix25μl,上下游引物各1μl,模板1μl,超純水補至50μl體系。反應程序設定為:95℃,1min預變性;然后執行94℃,15s;55℃,退火25s,72℃,延伸23s,共25個循環;72℃,延伸10min結束。
以mp3引物和mp4引物擴增375bp的b片段。反應體系為:primestarmaxpremix25μl,上下游引物各1μl,模板1μl,超純水補至50μl體系。反應程序設定為:95℃,1min預變性;然后執行94℃,15s;55℃退火25s,72℃延伸23s,共25個循環;72℃,10min結束。
a、b擴增片段經1%瓊脂糖凝膠電泳分離后,分別采用凝膠回收試劑盒(天根生物科技有限公司)切膠回收目的片段。
回收的a、b產物各取1μl混合后作為第二步pcr擴增反應的模板。以mp1和mp4為上下游引物。反應體系為:primestarmaxpremix25μl,模板1μl,超純水補至48μl體系。反應程序設定為:95℃,1min變性;然后執行94℃,15s;54℃,25s,72℃,35s延伸,共5個循環。
上述反應結束后,再加入上下游引物各1μl執行以下反應程序:95℃,1min變性;然后執行94℃,15s;54℃,25s,72℃,35s延伸,共20個循環;72℃,10min補平結束反應。預期擴增片段為2.5kb。反應結束后,將50μlpcr反應產物經0.8%瓊脂糖凝膠電泳分離后,切膠回收目的片段。目的片段用kpni和bglii雙酶切,酒精沉淀酶切片段后,用20μl超純水溶解。
1.7.3突變位點導入pyy質粒
將pyy用kpni和bglii雙酶切,電泳分離線性化片段,然后切膠回收5.5kb片段。將前述回收的2.5kbpcr擴增片段與5.5kb片段連接,連接產物轉入sure感受態細胞,涂布lb平板。采用ecorv酶切消化質粒的方法來鑒定陽性的突變插入克隆,并進一步用自帶引物送商業化公司進行測序,確保在突變位點正確引入的同時,其它位點未發生改變。陽性克隆命名為pyyδ。
1.7.4遺傳標記病毒的拯救
將pyyδ質粒轉染番鴨胚。pyyδ轉染11日齡番鴨胚,胚胎在第6天開始出現死亡,至轉染后第10天死亡率達到83%,而轉染pbskn質粒的對照鵝胚全部存活。實驗方法同2.5,見附圖5。pyyδ轉染番鴨胚后胚胎死亡的病理變化,表現為胚體、頭部、肢端出血(a),而轉染pbskn對照質粒的番鴨胚發育正常(b),見附圖6。
拯救病毒在番鴨胚上傳代4次。從尿囊液中提取病毒核酸,用m7和m8引物擴增含有突變位點的1.4kbdna片段,并用ecorv酶切鑒定。
m7:5′-ggaacaaacccagactcaaa-3′(seqibno.5)
m8:5′-ccaatcagcctatcttctacat-3′(seqibno.6)
結果表明,pyy-2δ質粒轉染拯救病毒的1.4kb擴增片段用ecorv酶切,產生0.4kb和1.0kb的兩個片段,而親本病毒的1.4kb擴增片段無法用ecorv酶切,見附圖7。
1.8遺傳標記拯救病毒的雛番鴨感染試驗
將32只2日齡易感雛番鴨隨機分成2組。一組為感染組,頸部皮下注射0.4ml的新鮮的拯救病毒尿囊液原液;另一組16只雛番鴨感染僅注射生理鹽水作為對照。雛番鴨分別在單獨的房間隔離飼養18天,記錄死亡個數和死亡時間,所有死亡雛番鴨均剖解觀察病理變化并做病毒分離和pcr測序鑒定。
結果表明,2日齡雛番鴨接種后第6天開始出現死亡,至第13天死亡率達到56%,不死雛番鴨生長明顯慢于對照組,表明拯救病毒具有與親本病毒yy株相當的致病力。剖解病死番鴨,可見肝臟、腦淤血、出血,腎臟腫大,有尿酸鹽沉積,腸道充出血,腸上皮粘膜脫落,某些病例可見胸腔有膠凍樣滲出液。
從腸道、肝臟采集的病料經無菌處理后接種番鴨胚,能夠使番鴨胚致死。取尿囊液檢測,能夠擴增出包含標記位點在內的mdpv特異片段。pcr產物直接測序,除了引入的突變堿基,其余序列與yy株完全一致,表明死亡雛番鴨確實死于拯救病毒感染所致,可以排除野毒感染的可能,見附圖8。
sequencelisting
<110>揚州大學
<120>一種番鴨細小病毒感染性克隆的構建及拯救方法
<130>
<160>7
<170>patentinversion3.3
<210>1
<211>22
<212>dna
<213>人工序列
<400>1
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<210>2
<211>25
<212>dna
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<211>5075
<212>dna
<213>番鴨細小病毒yy株
<400>7
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