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编号:10258451
中国人幽门螺杆菌尿素酶B亚单位的基因克隆及序列分析
http://www.100md.com 《免疫学杂志》2000年第5期
     作者:吴超 邹全明 张卫军 郭学青4sh, http://www.100md.com

    单位:吴超(第三军医大学临床微生物学教研室,重庆 400038);邹全明(第三军医大学临床微生物学教研室,重庆 400038);张卫军(第三军医大学临床微生物学教研室,重庆 400038);郭学青(第三军医大学临床微生物学教研室,重庆 400038)4sh, http://www.100md.com

    关键词:幽门螺杆菌;尿素酶B亚单位;基因克隆;序列分析4sh, http://www.100md.com

    免疫学杂志0005034sh, http://www.100md.com

    [摘 要] 目的 克隆人幽门螺杆菌(helicobacter pylori,Hp)尿素酶B基因(ureB),并分析其核苷酸序列的特性。方法 用PCR技术从临床分离的Hp菌株基因组中扩增出ureB基因,将其克隆至pHP质粒上进行序列分析。结果 克隆得到的ureB基因长度为1713bp,其核苷酸序列与GenBank公布的序列有61个碱基存在差异,同源为96.44%,推定的氨基酸序列同源性为99.65%。结论 我们所克隆的ureB基因可用于Hp保护性抗原UreB蛋白的表达并保持原有的免疫原性。4sh, http://www.100md.com

    [中图分类号] R37;Q78 [文献标识码] A4sh, http://www.100md.com

    [文章编号]1000-8861(2000)05-0328-034sh, http://www.100md.com

    Cloning and characterization of ureB gene sequences of clinical isolated Hp strain in China4sh, http://www.100md.com

    WU Chao, ZOU Quan-ming, ZHANG Wei-jun, GUO Xue-qing4sh, http://www.100md.com

    (Department of clinical Microbiology,the Third Military Medical University,Chongqing 400038,China)4sh, http://www.100md.com

    [Abstract] Objective To investigate the sequence characterization of Helicobacter pylori ureB gene.Methods The gene encoding the structural B subunit of H pylori urease was amplified from the chromosomal DNA of clinical isolated H pylori strain by PCR.The gene was cloned in the plasmid pHP,and then was sequenced.Results The ureB gene was composed of 1713 base pairs,its nucleotide homology was 96.44% as compared to the nucleotide reported in GenBank and encoded amino acids homology was 99.65%.Conclusion It was suggested that the cloned ureB gene could be used to expressed UreB recombinant protein and the protein can preserve its original immunogenicity.

    [Key words] helicobacter pylori;urease B subunit;gene cloning;sequence analysisfe]*f, 百拇医药

    人幽门螺杆菌(helicobacter pylori,Hp)为上消化道疾病的重要致病菌,可引起多种胃十二指肠疾病,包括B型(胃窦)胃炎消化性溃疡,胃粘膜相关淋巴组织(MALT)淋巴瘤胃癌,而临床药物治疗常不能彻底、有效地杀灭Hp,导致耐药菌株的产生,给临床治疗带来严峻的挑战。因此,Hp疫苗的研制成为预防和治疗Hp感染的当务之急[1]。Hp有着许多保护性抗原成分,如尿素酶、热休克蛋白、细胞空泡毒素等,其中尿素酶是一种免疫原性最为保守的蛋白质,它由A、B两个亚单位组成,呈六聚体,Mr分别为30 000和64 000左右,比例为1∶1,以B亚单位的免疫反应性最强[2]。为了得到重组的尿素酶B亚单位(recombinant urease B,rUreB)蛋白,我们首先对幽门螺杆菌尿素酶B亚单位进行克隆,并分析其序列,为有效表达rUreB以及免疫原性研究奠定基础。fe]*f, 百拇医药

    1 材料和方法fe]*f, 百拇医药

    1.1 材料 菌株幽门螺杆菌由本室从临床患者中分离鉴定并保存。菌株E.coli DH5a(supE44△lacU 169(Φ80lacZΔM15)hsdR17 recAl endAl gyrA96 thil relAl)本室保存。pHP质粒为本室构建。Taq DNA聚合酶,限制性内切酶,T4 DNA连接酶等均为华美公司产品。fe]*f, 百拇医药

    1.2 方法fe]*f, 百拇医药

    1.2.1 Hp基因组DNA的提取:按参考文献[3]中的方法操作。fe]*f, 百拇医药

    1.2.2 ureB DNA的扩增:取Hp基因组DNA 5 μ1作为模板,按常规PCR法进行扩增,94 °C预变性5 min,加入4U的Taq DNA聚合酶,按如下参数循环35次:94 °C变性1 min,55 °C退火2 min,72 °C延伸2 min,最后一个循环结束后72 °C反应5 min。fe]*f, 百拇医药

    1.2.3 重组克隆及DNA序列分析:质粒抽提,酶切反应,DNA片段回收,电泳鉴定,连接反应,细菌转化及重组子筛选均按参考文献[4]中方法操作。DNA测序由上海皓嘉公司利用全自动DNA测序仪进行。

    2 结果\a, 百拇医药

    2.1 幽门螺杆菌ureB目的基因的获得 根据GenBank公布的Hp ureB DNA序列[5],经微机分析设计两条引物:\a, 百拇医药

    primer Ⅰ:5’-CGTCGATATCATGAAAAAGATTAGCAG-3’\a, 百拇医药

    primer Ⅱ:5’-CGTCGATATCATCCTAGAAAATGCTAA-3’\a, 百拇医药

    引物Ⅰ为ureB蛋白N端的编码序列,引入起始密码子ATG及EcoR V酶切位点,引物Ⅱ为ureB蛋白C端编码序列的互补序列,引入EcoR V酶切位点。以Hp基因组DNA作为模板,经PCR扩增得到1 713 bp的全长ureB基因(见图1)。\a, 百拇医药

    图1PCR产物的琼脂糖凝胶电泳\a, 百拇医药

    Fig 1Agarose gel electrophoresis of the PCR product\a, 百拇医药

    The λ DNA/HindⅢ markerC is shown in lane 1.\a, 百拇医药

    The PCR product obtained from the chromosomal DNA of Hp is shown in lane 2.\a, 百拇医药

    2.2 ureB基因的克隆及重组子的筛选与鉴定 将PCR扩增产物进行低熔点琼脂糖凝胶法回收纯化目的基因,EcoR V分别酶切ureB目的基因和质粒pHP,并对EcoR V酶切后质粒pHP进行去磷酸化。在T4DNA连接酶作用下,ureB DNA和pHP质粒载体于16~18 °C连接过夜,然后转化E.coli DH5 a,挑取可疑菌落抽提质粒进行筛选,对于滞后的重组质粒用EcoR V和BamHⅠ酶切鉴定。EcoRV酶切出1.7 kb和3.2 kb两片段的为可疑重组子,其中包括正向和反向克隆的重组子(见图2)。\a, 百拇医药

    图2重组质粒的EcoR V酶切鉴定

    Fig 2Identification of recombinant plasmids digested by EcoR Vfd5q, 百拇医药

    1:pHP Plasmid digested by EcoR V;2:PCR product;3,4,5,6:negative recombinant plasmid digested by EcoR V;7:positive recombinant plasmid digested by EcoRV;8:λ DNA/HindⅢ markerfd5q, 百拇医药

    由于ureB基因中存在BamHⅠ酶切位点,同时载体本身多克隆位点中亦带有BamHⅠ酶切位点,因此在BamHⅠ酶切后,出现1.0 kb片段和5.9 kb两片段的为正向克隆重组子,即目的重组质粒,而出现0.7 kb和4.2 kb两个片段的为反向克隆重组子(见图3)。fd5q, 百拇医药

    图3重组质粒的BamHⅠ酶切鉴定fd5q, 百拇医药

    Fig 3Identification of recombinant plasmids digested by BamHⅠfd5q, 百拇医药

    1:pHP plasmid digested by BamHⅠ;2:λ DNA/HindⅢ marker;3,4,5,6:negative recombinant plasmid digested by BamHⅠ;7:positive recombinant plasmid digested by BamHⅠ;8:PCR markerfd5q, 百拇医药

    2.3 ureB基因的序列测定及同源性分析 采用载体pHP上的特殊引物对ureB基因进行正反双向测序(见图4)。在1 713 bp核苷酸序列中,有61个碱基与文献[5]中报道的核苷酸序列不同,同源性为96.44%,由于氨基酸简并性的存在,仅有2个氨基酸与报道的氨基酸序列不同,分别为Ala-200变为Thr-200和Met-353变为Val-353,其同源性高达99.65%。 fd5q, 百拇医药

    图4Hp UreB基因的核苷酸序列及推定的氨基酸序列

    Fig 4The nucleotide sequence of Hp UreB gene and predicted amino acide were shadowed.The stop codon was marked with asterisk.*/, 百拇医药

    3 讨论*/, 百拇医药

    Hp是一种基因变异性极大的细菌,它通过点突变、等位基因交换、基因重排及序列插入等使基因呈现出多样性[6],基因多样性是Hp的一个基本特点。尿素酶基因亦呈现出同样的特点[7]。FOXALL等应用PCR方法扩增Hp 2.4 kb的ureA和ureB片段,其产物用HaeⅢ酶切,22株出现了10种酶切图谱[8].OWEN等同样以ureAB为靶基因,对来自10个国家383株Hp进行PCR-RFLP(HaeⅢ)分析出现82种图谱,更具代表性[9]。我们克隆的Hp的1 713 bp ureB基因,其核苷酸序列与参考文献[5]中报道的ureB序列相比较有61个碱基不同,同源性为96.44%。然而Hp 菌株基因水平的多态性并没有改变基因表达的蛋白序列[10],根据所得基因序列推定的氨基酸序列与之比较,两者的同源性高达99.65%,仅有2个氨基酸有所不同:分别为第200位的苏氨酸和第353位的缬氨酸,并且尿素酶B基因序列的改变多为氨基酸三联密码子简并性取代,或者为编码不影响酶活性的非保守性氨基酸的碱基取代。鉴于Hp尿素酶B基因存在的差异,可以对其进行PCR-RFLP分析,以区分不同来源的Hp菌株,必将在流行病学调查中有着广泛的应用。*/, 百拇医药

    在不同种属的尿素酶的研究中发现,尽管编码尿素酶的基因存在差异,但其氨基酸序列相当保守[9]。TURRETT等比较了人Hp、鼬鼠螺杆菌(helicobacter mustelae)、猫螺杆菌(helicobacter felis,Hf)、平顶猴螺杆菌(H nemestrinae)4种螺杆菌属的尿素酶N端氨基酸序列,UreB的同源性为95%~100%,高于UreA的同源性[11]。由于UreB序列的高度保守性,使其成为了Hp疫苗研究的主要候选抗原。我们对克隆的ureB基因进行测序,得到了准确的核苷酸序列,据此推定出的氨基酸序列与GenBank所公布的氨基酸序列有着高度同源性,并且仅有的两个不相同氨基酸也只是非极性氨基酸,不会影响UreB蛋白的免疫原性,为ureB基因的表达和免疫原性研究奠定了基础。

    [基金简介] 国家重点科技攻关计划课题(96-901-01-54)j, 百拇医药

    [作者简介] 吴 超(1972-),男,重庆市人,讲师,硕士研究生,主要从事幽门螺杆菌诊断与防治的研究。j, 百拇医药

    [参考文献]j, 百拇医药

    [1] CRABTREE JE.Eradication of chronic Helicobacter pylori infection by therapeutic vaccination[J].Gut,1998,43(1):7-8.j, 百拇医药

    [2] CORTHESY-THEULAZ I,PORTA N,GLAUSER M,et al.Oral immunization with Helicobacter pylori urease B subunit as a treatment against Helicobacter infection in mice[J].Gastroenterology,1995,109(1):115-121.j, 百拇医药

    [3] 奥斯伯 F,金斯顿 RE,塞德曼 JG,等.颜子颖,王海林 译.精编分子生物学实验指南[M].第1版.北京:科学出版社,1998,39~40.j, 百拇医药

    [4] 萨姆布鲁克丁,傅里奇才 EF,曼尼阿蒂斯 T,等.金冬雁,黎孟枫译.分子克隆[M].第2版.北京:科学出版社,1992,16~60.j, 百拇医药

    [5] LABIGNE A,CUSSAC V,COURCOUX P.Shuttle cloning and nucleotide sequences of Helicobacter pylori genes responsible for urease activity[J].J Bacteriol,1991,173(6):1 920-1 931.j, 百拇医药

    [6] DUNN BE,COHEN H,BLASER MJ.Helicobacter pylori[J].Clin Microbiol Rev,1997,10(4):720-741.j, 百拇医药

    [7] HU LT,MOBLEY HL.Purification and N-terminal analysis of urease from Helicobacter pylori[J].Infect Immun,1990,58(4):992-998.j, 百拇医药

    [8] FOXALL PA,HU LT,MOBLEY HL.Use of polymerase chain reaction-amplified Helicobacter pylori urease structure genes for differentiation of isolation[J].J Clin Microbiol,1992,30(3):739-741.j, 百拇医药

    [9] OWEN RJ,SLATER ER,XERRY J,et al.Development of a scheme for genotyping Helicobacter pylori based on allelic variation in urease subunit genes[J].J Clin Microbiol,1998,36(11):3 710-3 712.j, 百拇医药

    [10] 周殿元,徐智民,潘令嘉.幽门螺杆菌的变异[A].见:潘国宗,王宝恩,于中麟,主编.现代消化病学进展[M].北京:北京医科大学和中国协和医科大学联合出版社,1997.104-112.j, 百拇医药

    [11] TURBETT GR,HOJ PB,HORNE R,et al.Purification characterization of urease enzymes of Helicobacter species from humans and animals[J].Infect Immu,1992,60(1):5 259-5 266.j, 百拇医药

    [收稿日期] 2000-04-03; [修回日期] 2000-05-25(吴超 邹全明 张卫军 郭学青)