猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白、制备方法及其编码基因、一种猪长效干扰素 |
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| 申请号 | CN201710676835.2 | 申请日 | 2017-08-09 | 公开(公告)号 | CN107383205A | 公开(公告)日 | 2017-11-24 |
| 申请人 | 安徽九川生物科技有限公司; | 发明人 | 赵俊; 韩国祥; 李树启; 高耀辉; 戚仕梅; 赖鹏飞; 周炜; 凡玉芳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了猪 白蛋白 -干扰素α-白介素2融合蛋白、制备方法及其编码基因、一种猪长效干扰素，将猪白蛋白、猪干扰素α和猪白介素2通过柔性柔性linker连接，得到猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白，设计优化其编码基因，最终制备得到重组猪长效干扰素，可显著提高猪干扰素的 半衰期 ，较普通猪干扰素的半衰期提高27倍以上，并具有广谱抗病毒作用并能提高猪自身的免疫应答。 | ||||||
| 权利要求 | 1.猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白，其特征在于：所述融合蛋白的氨基酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈1〉所示，记为融合蛋白1。 |
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| 说明书全文 | 猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白、制备方法及其编码基因、一种猪长效干扰素 技术领域[0001] 本发明属于生物基因工程技术领域，具体涉及猪白蛋白-干扰素α-白介素2 融合蛋白、制备方法及其编码基因、一种猪长效干扰素。将猪白蛋白、猪干扰素α和猪白介素2通过柔性柔性linker连接，得到猪白蛋白-干扰素α-白介素2 融合蛋白，设计优化其编码基因，最终制备得到重组猪长效干扰素。 背景技术[0002] 近年来规模化集约化猪场在我国迅速兴起,我国生猪存栏量和猪肉生产总量稳居世界首位，传统的猪病防治方法已远不能适应大规模集约化养猪生产中传染病的控制。我国近20年来新出现了近20种畜禽传染病，加上原有的动物疫病，对我国养殖业造成了巨大的经济损失。据不完全统计，我国每年因各种病毒性疾病引起畜禽死亡率高达15％-20％，经济损失达数十亿元。目前对猪病毒性疾病的预防和治疗途径主要是通过疫苗接种和使用抗生素，但由于养殖环境不完善，病毒变异以及机体抵抗力变化等原因，使传统的预防和治疗途径受到了巨大挑战，大部分抗生素类药物以及传统的口服抗病毒药物，由于药物残留问题，给人了健康带来负面影响；而传统的疫苗，由于它的高特异性以及副作用，无法抵抗病毒变异和新型病毒不断出现给猪养殖业带来的巨大危害。 [0003] 血清白蛋白是血浆的重要成分，正常情况下不易透过肾小球，体内分布极广而且没有酶学和免疫学活性，是理想的药物载体。 [0004] IFN是一类病毒感染诱导机体产生具有广谱抗病毒、抗肿瘤和具有免疫调节作用的蛋白质，1957年Issacs和Lindeman首先发现，它是一类多功能的细胞因子，与细胞受体结合后，可诱导机体产生多种特异性蛋白质和酶类，主要通过抑制病毒基因转录和降解病毒RNA来抑制病毒的生长繁殖以及发挥抗肿瘤等的活性。现已知，α型IFN在体内可有选择性地作用于病毒等感染细胞，通过抑制受染细胞内的病毒蛋白质的生物合成，发挥广谱和高效抗病毒作用。但对正常宿主细胞无作用或作用微弱。IFN-α主要生物学活性为具有抑制病毒复制、抗寄生虫、抑制多种细胞增殖、刺激免疫细胞的杀伤活性。 [0005] 细胞因子IL-2即白细胞介素-2，又名T细胞生长因子。主要由活化的T淋巴细胞产生的具有广泛生物活性的细胞因子，既可以促进淋巴细胞增殖，增强免疫功能，又能限制T细胞反应而增强机体的免疫耐受，故可用于治疗肿瘤、感染性疾病和自身免疫性疾病。在兽医中，由于IL-2能提高疫苗的免疫应答和减少疾病的发生，也出现广阔的应用前景。IL-2因能增强机体的免疫水平，提高机体的抗病能力，因而用于细菌性、病毒性和寄生虫性疾病的免疫治疗。此外，IL-2还可影响药物的代谢，使药物的代谢时间延长，作用时间增加，从而提高药物疗效。IL-2与其他细胞因子根据基因构建，组成融合蛋白，以增强疫苗的抗体产生和提高细胞免疫水平。 [0006] 天然干扰素及人工重组干扰素目前普遍存在半衰期短的局限，半衰期一般为2-4个小时。半衰期短给治疗带来了极大的不便，治疗次数的增加，相应的时间成本及经济成本随之增加，而机体的耐受极限也有可能被突破导致不良反应的产生。半衰期短的主要原因有两个：干扰素的分子量过小在体内代谢过快，干扰素尤其是重组干扰素亲和力较差被免疫系统清除。 [0007] 而市面上常见的长效干扰素以聚乙二醇融合干扰素为代表，仅在分子量的层面上部分解决了干扰素分子量小而导致半衰期短的问题，同时聚乙二醇融合干扰素成本非常高，不利于临床上应用。 发明内容[0008] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供猪白蛋白-干扰素α-白介素2 融合蛋白及其制备方法，将猪白蛋白、猪干扰素α和猪白介素2通过柔性柔性 linker连接，得到猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白。 [0009] 本发明另一目的在于提供上述猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的编码基因。 [0010] 本发明还有一个目的在于提供一种长效猪干扰素，利用上述猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白与冻干保护剂混合之后，经冷冻干燥制备得到一种猪长效干扰素，所述猪长效干扰素可显著提高猪干扰素的半衰期，较普通猪干扰素的半衰期提高27倍以上，并具有广谱抗病毒作用并能提高猪自身的免疫应答。 [0011] 本发明采取的技术方案为： [0013] 本发明还提供的编码猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的基因，所述基因的核苷酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈2〉所示，记为基因组1；或如 SEQUENCE LISTING 400〈3〉所示，记为基因组2。 [0014] 所述基因组1和所述基因组2均可编码融合蛋白。基因组2是对基因组1 的核苷酸序列进行优化之后的结果，通常密码子适应指数CAI＝1.0时被认为该基因在该表达系统中为最优的高效表达状态，CAI值越低表明在宿主中表达水平越低。基因中GC含量最理想分布范围为30～70％，在任何区域内超过该范围均会影响翻译和转率效率。利用软件检测发现猪白蛋白、猪-α、猪IL-2原始基因的密码子在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)分别为0.24、0.22、0.23，GC 百分比为43.7％、59.1％、38.7％；而通过对猪白蛋白、猪-α、猪IL-2基因优化后得到各基因在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)为0.98、1.0、0.97，GC百分比 50.3％、55.6％、47.6％。通过基因优化显著降低了低密码子的使用率，避免了稀有密码子对蛋白表达的影响，改善了基因的GC含量，提高了转录翻译效率。 [0015] 本发明还提供了含有基因组1或基因组2的表达载体。 [0016] 进一步地，所述表达载体为含有基因组1或基因组2的pET-32a大肠杆菌表达载体。 [0017] 本发明还提供了含有基因组1或基因组2的基因工程菌。 [0018] 进一步地，所述基因工程菌为pET-32a/rAlb-IFNα-IL2。 [0019] 含有基因组1或基因组2的宿主细胞也属于本发明的保护范围，进一步地，所述宿主细胞为大肠杆菌宿主细胞，更进一步地，所述大肠杆菌宿主细胞为BL21 (DE3)感受态细胞或带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞。 [0020] 本发明还提供了猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将含有基因组1或基因组2的表达载体导入到大肠杆菌宿主细胞中，获得基因工程菌，基因工程菌经IPTG诱导表达后得到所述融合蛋白的粗品，经纯化后即可得到融合蛋白。 [0021] 进一步的，所述表达载体为含有基因组1或基因组2的pET-32a大肠杆菌表达载体； [0022] 进一步的，所述基因工程菌为pET-32a/rAlb-IFNα-IL2，其制备方法为： [0023] (1)、设计引物，通过反转录获得或人工分别合成连接有柔性linker序列的猪白蛋白、猪干扰素α和猪白细胞介素2的目的基因；通过柔性linker将猪白蛋白、猪干扰素α、猪白细胞介素2的目的基因连接起来，连接后的目的基因的核苷酸序列表如SEQUENCE LISTING 400〈2〉所示或如SEQUENCE LISTING 400 〈3〉所示； [0024] (2)、将连接后的目的基因连接到pET-32a质粒上获得表达载体； [0025] (3)、将表达载体导入到大肠杆菌宿主细胞中，即可得到基因工程菌pET-32a/ rAlb-IFNα-IL2。 [0026] 进一步的，所述大肠杆菌宿主细胞为BL21(DE3)感受态细胞或带有pGro7 质粒的BL21(DE3)感受态细胞。所述带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞购自上海近岸科技有限公司/欣百诺生物，货号为V205。 [0027] 进一步的，所述纯化的方法为：融合蛋白的粗品先后经亲和层析、阴离子交换层析和分子筛层析纯化。 [0028] 进一步的，所述基因组1的获取方法为： [0029] a.引物设计 [0030] 猪白蛋白(Alb)的引物序列为： [0031] 上游Alb-F1： [0032] CATGCCATGGTGACACCTACAAATCTG，带有NcoI酶切位点； [0033] 下游Alb-R1： [0034] ACCACCACCAGAACCACCACCACCAGCCAGGATACCACG，带有柔性 linker； [0035] 猪干扰素α(IFN-α)的引物序列为： [0036] 上游-α-F1： [0037] GGTGGTTCTGGTGGTGGTGGTTCTTGCGACCTGCCTCAGAC，带有柔性linker； [0038] 下游-α-R1： [0039] ACCACCACCAGAACCACCACCACCCTCCTTCTTCCTGAGTCTGT，带有柔性linker； [0040] 猪白细胞介素2(IL-2)的引物序列为： [0041] 上游IL-2-F1： [0042] GGTGGTTCTGGTGGTGGTGGTTCTATGTATAAGATGCAGCTCTTGC，带有柔性linker； [0043] 下游IL-2-R1：CCCTCGAGAGTCAGTGTTGAGTAGATGCTT，带有XhoI 酶切位点； [0044] b.从猪肝脏中提取RNA，通过反转录获得猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的目的基因，三者的基因序列分别如SEQUENCE LISTING 400〈4〉、SEQUENCE LISTING 400〈5〉所示和SEQUENCE LISTING 400〈6〉所示； [0045] 分别以猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的目的基因为模板，并分别利用猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的上下游引物进行PCR扩增。 [0046] PCR反应体系及条件为：在25μL的总反应体系中，基因组RNA 1.5μL，上下游引物各0.5μL，反转录酶2.5μL，dNTP Mix为10μL，加RNase Free水至 25μL；所述RT-PCR反应的反应条件为：50℃反转录30min，95℃预变性4min，进入循环；95℃变性45s，58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，循环35次，最后72℃延伸10min。 [0047] c.利用柔性linker连接猪Alb和猪IFNα基因，获得Alb-IFNα基因: [0048] 连接的PCR反应体系及反应条件为：在25μL的总反应体系中，连接有柔性linker的Alb基因模板DNA 1μL，连接有柔性linker的IFN-α模板DNA 1μL， Alb上游引物0.5μL，IFN-α下游引物0.5μL，Taq DNA聚合酶2.5μL，dNTP Mix 为10μL，加RNase Free水至25μL；连接PCR反应条件为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。 [0049] d.利用柔性linker连接Alb-IFNα基因和猪IL2基因，获得rAlb-IFNα-IL2基因： [0050] 连接的PCR反应体系及反应条件为：在25μL的总反应体系中，Alb-IFNα基因模板DNA 1μL，连接有柔性linker的IL-2模板DNA 1μL，Alb上游引物 0.5μL，IL-2下游引物0.5μL，Taq DNA聚合酶2.5μL，dNTP Mix为10μL，加 RNase Free水至25μL；连接PCR反应条件为：95℃预变性4min，进入循环： 94℃变性45s；58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环； 最后72℃延伸10min。 [0051] 基因组2是对基因组1进行优化之后，人工合成的基因，所述基因组2的获取方法为： [0052] a.引物设计 [0053] 猪白蛋白(Alb)的引物序列为： [0054] 上游Alb-F2：CATGCCATGGTGACACCTACAAATCTG，带有NcoI酶切位点； [0055] 下游Alb-R2： [0056] ACCACCACCAGAACCACCACCACCAGCCAGGATACCACG，带有柔性 linker； [0057] 猪干扰素α(IFN-α)的引物序列为： [0058] 上游-α-F2： [0059] GGTGGTTCTGGTGGTGGTGGTTCTATGTGCTCTTACCTG，带有柔性linker； [0060] 下游-α-R2： [0061] ACCACCACCAGAACCACCACCACCTTCTTTACGACGCAG，带有柔性 linker； [0062] 猪白细胞介素2(IL-2)： [0063] 上游IL-2-F2： [0064] GGTGGTTCTGGTGGTGGTGGTTCTATGTACAAAATGCAGC，带有柔性 linker； [0065] 下游IL-2-R2： [0066] CCCTCGAGGGTCAGGGTAGAGTAG，带有XhoI酶切位点。 [0067] b.所述猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的目的基因，三者的基因序列分别如 SEQUENCE LISTING 400〈7〉、SEQUENCE LISTING 400〈8〉和SEQUENCE LISTING 400〈9〉所示； [0068] 分别以猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的目的基因为模板，并分别利用猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的上下游引物进行PCR扩增。 [0069] PCR反应体系及条件为：在25μL的总反应体系中，基因组DNA 1μL，上下游引物各0.5μL，Taq DNA聚合酶，dNTP Mix为10μL，加RNase Free水至 25μL；所述RT-PCR反应的反应条件为：95℃预变性4min，进入循环；95℃变性45s，60℃退火45s，72℃延伸1kb/min，循环35次，最后72℃延伸10min。 [0070] c.利用柔性linker连接猪Alb和猪IFNα基因，获得Alb-IFNα基因: [0071] 连接的PCR反应体系及反应条件为：在25μL的总反应体系中，连接有柔性linker的Alb基因模板DNA 1μL，连接有柔性linker的IFN-α模板DNA 1μL， Alb上游引物0.5μL，IFN-α下游引物0.5μL，Taq DNA聚合酶2.5μL，dNTP Mix 为10μL，加RNase Free水至25μL；连接PCR反应条件为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；60℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。 [0072] d.利用柔性linker连接Alb-IFNα基因和猪IL2基因，获得rAlb-IFNα-IL2基因： [0073] 连接的PCR反应体系及反应条件为：在25μL的总反应体系中，Alb-IFNα基因模板DNA 1μL，连接有柔性linker的IL-2模板DNA 1μL，Alb上游引物 0.5μL，IL-2下游引物0.5μL，Taq DNA聚合酶2.5μL，dNTP Mix为10μL，加 RNase Free水至25μL；连接PCR反应条件为：95℃预变性4min，进入循环： 94℃变性45s；60℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环； 最后72℃延伸10min。 [0074] 本发明还提供了一种猪长效干扰素，所述猪长效干扰素由所述的猪白蛋白- 干扰素α-白介素2融合蛋白与冻干保护剂混配之后，经冷冻干燥而成。 [0075] 所述冻干保护剂为甘油、甘露醇和蔗糖，用10mmol/L PBS为缓冲液，三者的终浓度为甘油100mL/L、甘露醇0.12g/mL和蔗糖0.025g/mL。 [0076] 本发明还提供了所述猪长效干扰素的应用，其半衰期长达109小时以上，具有广谱抗病毒作用并能提高猪自身的免疫应答。 [0077] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： [0078] 1.通过柔性linker将猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2基因实现融合表达，提高了干扰素半衰期，与普通干扰素相比，提高了27倍； [0079] 2.通过对猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2基因进行优化，提高了猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2融合蛋白的表达量。 [0080] 3.以重组大肠杆菌pET-32a/Alb-α-IL2作为表达菌株，通过引入分子伴侣pGro7质粒，在蛋白表达时产生包涵体较少，形成大量可溶性蛋白，避免了包涵体变性和复性的过程，大大缩短了融合蛋白表达的时间； [0082] 图1为实施例1中的猪白蛋白基因、猪干扰素α基因与猪白细胞介素2基因RT-PCR扩增的结果；泳道M：DNA Marker DL2000；泳道1：猪白介素2基因RT-PCR扩增产物；泳道2：猪干扰素α基因RT-PCR扩增产物；泳道3：猪白蛋白基因RT-PCR扩增产物； [0083] 图2为实施例1中的猪Alb、IFN-α和IL-2的目的基因连接之后的PCR扩增的结果；泳道M：DNA Marker DL10000；泳道1：猪白蛋白基因、猪干扰素α基因与猪白介素2基因连接扩增产物； [0084] 图3为实施例1中的阳性克隆质粒的PCR扩增及双酶切鉴定结果；泳道M： DNA Marker DL10000；泳道1：重组质粒双酶切结果；泳道2：质粒PCR结果； [0086] 图5为实施例1得到的融合蛋白的Western Blot鉴定结果；泳道M：蛋白 Marker；泳道1：重组菌诱导破碎后沉淀；泳道2：为重组菌诱导破碎后上清； [0087] 图6为实施例5中由实施例1中的融合蛋白制得的重组猪长效干扰素α对 VSV致细胞病变的抑制作用；1为VSV病毒对照孔；2为HEp-2细胞对照孔； A3-12为梯度稀释(从右向左)的人干扰素标准品处理孔；B3-12为梯度稀释(从右向左)的重组长效猪干扰素α处理孔； [0088] 图7为实施例8中由实施例1中的融合蛋白制得的重组猪长效干扰素α肌肉注射血药浓度-时间变化曲线。 具体实施方式[0089] 实施例1 [0090] 猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的制备方法，包括以下步骤： [0091] 1.猪白蛋白(Alb)、猪干扰素α(IFN-α)与猪白细胞介素2(IL-2)目的基因的获取与扩增 [0092] 引物设计： [0093] 根据Genebank中已报道的目的基因序列设计合成引物见表1，在猪白蛋白的上游引物中引入EcoRI酶切位点，在下游引物中引入Linker序列，在猪干扰素α的上游引物和下游引物中分别引入Linker序列，在猪白细胞介素2的上游引物引入Linker序列，在下游引物中引入SalI酶切位点。 [0094] 表1 PCR扩增引物 [0095] [0096] [0097] RT-PCR获取目的基因： [0098] 从猪肝脏组织中提取RNA，通过反转录获得猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的目的基因，三者的基因序列分别如SEQUENCE LISTING 400〈4〉、SEQUENCE LISTING 400〈5〉和SEQUENCE LISTING 400〈6〉所示； [0099] RT-PCR反应体系(25μL)见表2 [0100] 表2 RT-PCR反应体系 [0101]RNase Free水 10μL dNTP Mix 10μL 反转录酶 2.5μL 上、下游引物 各0.5μL 基因组RNA 1.5μL [0102] 反应参数为：50℃反转录30min，95℃预变性4min，进入循环：95℃变性 45s；58℃退火45s，72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。 [0103] RT-PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳在1780bp、740bp和490bp左右出现特异条带，其结果如图1所示，说明制备得到了猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的目的基因。 [0104] 2.目的基因的连接 [0105] 将目的基因均稀释到10ug/mL，利用重叠PCR连接各段目的基因，25μL反应体系如表3、表4所示： [0106] 表3 Alb-IFN-αPCR反应体系 [0107] [0108] [0109] 表4 Alb-IFN-α-IL-2PCR反应体系 [0110] [0111] 反应参数为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；58℃退火45s，72℃延伸 1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。 [0112] PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳在2950bp左右出现特异条带，其结果如图 2所示，图2中出现了Alb-IFNα和IL-2扩增产物条带，这是因为在Alb-IFNα和IL-2基因连接的过程中，出现了非特异反应。得到的目的基因的核苷酸序列如SEQUENCE LISTING 400〈2〉所示。 [0113] 3.表达载体构建 [0114] 选择连接后的目的基因经测序无误后，PCR胶回收产物与pET-32a质粒均使用NcoI和XhoI限制性内切酶进行双酶切和回收，按表5中的20μL体系做双酶切： [0115] 表5双酶切体系 [0117] 将连接后的目的基因与pET-32a质粒的酶切回收产物按表6中的体系进行连接，4℃过夜连接： [0118] 表6酶连体系 [0119]目的片段DNA 10μL 表达载体 3μL buffer 2μL 连接酶 1μL RNase Free水 4μL [0120] 转化连接产物至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中，将感受态细胞涂布于含氨苄青霉素的LB培养基平板过夜培养；挑取LB平板上的单菌落进行目的基因PCR鉴定，阳性克隆菌质粒经NcoI和XhoI双酶切鉴定，鉴定为阳性者表示工程菌构建成功，PCR扩增和双酶切产物经琼脂糖凝胶电泳在2950bp处检测出单一条带，其结果如图3所示。 [0121] 4.重组蛋白的表达 [0122] 挑取工程菌于含100μg/ml氨苄青霉素的LB培养基中37℃摇床复苏1h，工程菌记为pET-32a/rAlb-IFNα-IL2；在LB培养基(含氨苄青霉素100μg/ml)中放大培养4h(OD≈1.0)，加入终浓度100μg/ml IPTG，32℃诱导表达5h；收集菌体，经SDS-PAGE电泳检测，其结果如图4所示，从图中可以看出，重组菌诱导5h 后的菌体破碎后上清和沉淀在126.4KD左右处可见优势表达条带，说明在沉淀和上清中均成功表达了融合蛋白。 [0123] 加入质量体积比1:1的PBS重悬沉淀；-20℃于室温反复冻融沉淀3次；4℃超声裂解细菌沉淀，工作10s，间隔3S，超声6min，整个过程重复3～4次；4℃， 12000r/min离心15min，分别取上清、沉淀，得到粗制融合蛋白。 [0124] 5.融合蛋白纯化 [0125] 5.1 His亲和层析 [0126] 粗制融合蛋白用0.22μm孔径的滤膜过滤后，上样通过连接在AKTA explorer 100蛋白纯化系统上，用Binding Buffer Ⅰ(PBS)平衡好的His亲和层析柱，用PBS缓冲液洗去未结合的蛋白，直到A280nm稳定，再用Elution buffer Ⅰ(50mM三羟甲基氨基甲烷，20～500mM咪唑，PH8.0)洗脱，收集rAlb-IFNα-IL2蛋白峰。 [0127] 5.2DEAE阴离子交换层析 [0128] 将经过His亲和层析纯化后收集的蛋白置换到Binding Buffer Ⅱ(50mM 三羟甲基氨基甲烷，PH6.5)中后，上样通过用Binding Buffer Ⅱ平衡好的 DEAE阴离子交换层析柱，再用Binding Buffer Ⅱ过柱至A280nm值稳定后，用Elution Buffer Ⅱ(50mM三羟甲基氨基甲烷，1M NaCl，PH6.5)线性梯度洗脱，收集rAlb-IFNα-IL2蛋白峰。 [0129] 5.3分子筛层析 [0130] 将离子交换层析收集到的样品浓缩后上样通过用Binding Buffer Ⅲ (50mM Na2HPO4，0.15M NaCl，PH7.4)平衡好Superdex 200分子筛层析柱，用Binding Buffer Ⅲ洗脱，收集rAlb-IFNα-IL2蛋白峰。 [0131] 5.4样品鉴定 [0132] 测定rAlb-IFNα-IL2效价及比活性，比活性≥105IU/mg，蛋白合格；无菌分装，-80℃保存。即可得到由猪白蛋白、猪干扰素α与猪白细胞介素2组成的融合蛋白，其氨基酸序列如SEQUENCE LISTING 400〈1〉所示。 [0133] 猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白采用上述方法制备得到。 [0134] 实施例2 [0135] 一种猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的制备方法，制备方法同实施例1，只是将其中的大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞替换为了带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞。其融合蛋白的SDS-PAGE电泳结果同实施例1对照，上清液中126.4KD左右处优势表达条带较粗，说明引入分子伴侣pGro7后，目的蛋白在上清液中的表达更好，得到的融合蛋白量更高。大肠杆菌表达的蛋白大部分存在于包涵体中；通过在表达菌株中引入分子伴侣，协同表达蛋白正确折叠，达到蛋白可溶性表达。 [0136] 所述带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞购自上海近岸科技有限公司/ 欣百诺生物，货号V205。 [0137] 猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白采用上述方法制备得到。 [0138] 实施例3 [0139] 一种猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的制备方法，其制备方法如下： [0140] 1.猪白蛋白(Alb)、猪干扰素α(IFN-α)与猪白细胞介素2(IL-2)目的基因的获取与扩增 [0141] 对实施例1中的猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2进行优化，人工合成猪Alb、猪 IFN-α和猪IL-2目的基因，优化后，三者的核苷酸序列分别如SEQUENCE LISTING 400〈7〉、SEQUENCE LISTING 400〈8〉和SEQUENCE LISTING 400 〈9〉所示。 [0142] 1.1密码子优化 [0143] 遗传密码子有64种，但是绝大多数生物倾向于利用这些密码子中的一部分。那些被最频繁利用的称为最佳密码子(optimal codons)，那些不被经常利用的称为稀有或利用率低的密码子(rare or low-usage codons)。实际上，常用做蛋白表达或生产的每种生物(包括大肠杆菌，酵母，哺乳动物细胞，植物细胞和昆虫细胞) 都表现出某种程度的密码子利用的差异或偏爱。大肠杆菌、酵母和果蝇中对含最佳密码子的基因的表达效率明显高于含低利用率的密码子的基因的表达效率。因此，在异源表达系统中，密码子的偏爱性很大程度上影响了重组蛋白的表达。利用偏爱密码子(preferred codons)并避免利用稀有的密码子进行基因合成，这种基因的重新设计叫密码子优化。因此，本实施例中对的猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2基因密码子进行优化。 [0144] 1.2密码子优化后结果分析 [0145] 通常密码子适应指数(CAI)＝1.0时被认为该基因在该表达系统中的最优的高效表达状态，CAI值越低表明在宿主中表达水平越低。基因中GC含量最理想分布范围为30～70％，在任何区域内超过该范围均会影响翻译和转率效率。利用软件检测发现猪白蛋白、猪-α、猪IL-2原始基因的密码子在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)分别为0.24、0.22、 0.23，GC百分比为43.7％、59.1％、38.7％；而通过对猪白蛋白、猪-α、猪IL-2基因优化后得到各基因在大肠杆菌中密码子适应指数(CAI)为0.98、1.0、0.97，GC百分比50.3％、55.6％、 47.6％。通过基因优化显著降低了低密码子的使用率，避免了稀有密码子对蛋白表达的影响，改善了基因的GC含量，提高了转录翻译效率。 [0146] 1.3引物设计： [0147] 表7 PCR扩增引物 [0148] [0149] [0150] 将优化后的猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的基因组DNA分别稀释至 0.05mg/mL。利用PCR扩增获得目的基因，25μL反应体系如表8所示： [0151] 表8 PCR反应体系 [0152]RNase Free水 10.5μL dNTP Mix 10.0μL Taq DNA聚合酶 2.5μL 上、下游引物 各0.5μL 基因组DNA 1.0μL [0153] 反应参数为：95℃预变性4min，进入循环：95℃变性45s；60℃退火45s， 72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。 [0154] 猪Alb、猪IFN-α与猪IL-2的PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳分别在 1780bp、740bp和490bp左右出现特异条带，说明制备得到了优化后的猪Alb、猪IFN-α和猪IL-2的目的基因。 [0155] 2.目的基因的连接 [0156] 将目的基因均稀释到10ug/mL，利用重叠PCR连接各段目的基因，25μL反应体系如表9、表10所示： [0157] 表9 Alb-IFNαPCR反应体系 [0158] [0159] [0160] 表10 rAlb-IFNα-IL2PCR反应体系 [0161] [0162] 反应参数为：95℃预变性4min，进入循环：94℃变性45s；60℃退火45s， 72℃延伸1kb/min，共35个循环；最后72℃延伸10min。 [0163] PCR扩增产物经琼脂糖凝胶电泳在2950bp左右出现特异条带，为Alb-IFNα和IL-2扩增产物条带，这是因为在Alb-IFNα和IL-2基因连接的过程中，出现了非特异反应。得到的目的基因的核苷酸序列如SEQUENCE LISTING 400〈3〉所示。 [0164] 3.表达载体构建 [0165] 选择连接后的目的基因经测序后无误的PCR的胶回收产物与pET-32a质粒均使用NcoI、XhoI限制性内切酶进行双酶切和回收，按表11中的20μL体系做双酶切： [0166] 表11双酶切体系 [0167] [0168] [0169] 将连接后的目的基因与pET-32a质粒的酶切回收产物按表12中的体系进行连接，4℃过夜连接： [0170] 表12 [0171]目的片段DNA 10μL 表达载体 3μL buffer 2μL 连接酶 1μL RNase Free水 4μL [0172] 转化连接产物至大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞中，将感受态涂布于含氨苄青霉素的LB平板中过夜培养；取LB平板上生长的菌落经PCR鉴定目的基因，阳性克隆菌质粒经NcoI、XhoI双酶切鉴定，鉴定为阳性者表示表达载体构建成功，PCR扩增和双酶切产物经琼脂糖凝胶电泳在2950bp左右处出现单一条带，说明含有rAlb-IFNα-IL2融合基因的表达载体构建成功。 [0173] 4.重组蛋白的表达 [0174] 挑取工程菌于含100μg/ml氨苄青霉素的LB培养基中37℃摇床复苏1h，工程菌记为pET-32a/rAlb-IFNα-IL2；在LB培养基(含氨苄青霉素100μg/ml)中放大培养4h(OD≈1.0)，加入终浓度100μg/ml IPTG，32℃诱导表达5h；收集菌体，经SDS-PAGE电泳检测，重组菌诱导5h后的菌体破碎后上清和沉淀在 126.4KD左右处可见优势表达条带，说明在上清和沉淀中均得到了重组蛋白。 [0175] 加入质量体积比1:1的PBS重悬沉淀；-20℃于室温反复冻融沉淀3次；4℃超声裂解细菌沉淀，工作10s，间隔3S，超声6min，整个过程重复3～4次；4℃， 12000r/min离心15min，分别取上清、沉淀，得到粗制融合蛋白。 [0176] 5.融合蛋白纯化 [0177] 5.1His亲和层析 [0178] 粗制融合蛋白用0.22μm孔径的滤膜过滤后，上样通过连接在AKTA explorer 100蛋白纯化系统上，用Binding Buffer Ⅰ(PBS)平衡好的His亲和层析柱，用PBS缓冲液洗去未结合的蛋白，直到A280nm稳定，再用Elution buffer Ⅰ(50mM三羟甲基氨基甲烷，20～500mM咪唑，PH8.0)洗脱，收集rAlb-IFNα-IL2蛋白峰。 [0179] 5.2DEAE阴离子交换层析 [0180] 将经过His亲和层析纯化后收集的蛋白置换到Binding Buffer Ⅱ(50mM 三羟甲基氨基甲烷，PH6.5)中后，上样通过用Binding Buffer Ⅱ平衡好的 DEAE阴离子交换层析柱，再用Binding Buffer Ⅱ过柱至A280nm值稳定后，用Elution Buffer Ⅱ(50mM三羟甲基氨基甲烷，1M NaCl，PH6.5)线性梯度洗脱，收集rAlb-IFNα-IL2蛋白峰。 [0181] 5.3分子筛层析 [0182] 将离子交换层析收集到的样品浓缩后上样通过用Binding Buffer Ⅲ (50mMNa2HPO4，0.15M NaCl，PH7.4)平衡好Superdex 200分子筛层析柱，用 Binding Buffer Ⅲ洗脱，收集rAlb-IFNα-IL2蛋白峰。 [0183] 5.4样品鉴定 [0184] 测定rAlb-IFNα-IL2效价及比活性，比活性≥105IU/mg，蛋白为合格；无菌分装，-80℃保存。即可得到由猪白蛋白、猪干扰素α与猪白细胞介素2组成的融合蛋白，其氨基酸序列如SEQUENCE LISTING 400〈1〉所示。 [0185] 猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白采用上述方法制备得到。 [0186] 实施例4 [0187] 一种猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的制备方法，其他同实施例3，只是将其中的大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞替换为了带有pGro7质粒的 BL21(DE3)感受态细胞。其融合蛋白的SDS-PAGE电泳结果同实施例3对照，上清液中126.4KD左右处优势表达条带较粗，说明引入分子伴侣pGro7后，目的蛋白在上清液中的表达更好，得到的融合蛋白量更高。大肠杆菌表达的蛋白大部分存在于包涵体中；通过在表达菌株中引入分子伴侣，协同表达蛋白正确折叠，达到蛋白可溶性表达。 [0188] 所述带有pGro7质粒的BL21(DE3)感受态细胞购自上海近岸科技有限公司/ 欣百诺生物，货号V205。 [0189] 猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白采用上述方法制备得到。 [0190] 实施例5 [0191] 一种猪长效干扰素，由实施例1、2、3、4中的融合蛋白分别与冻干保护剂混配之后，经冷冻干燥而成。所述冻干保护剂为甘油、甘露醇和蔗糖，用 10mmol/L PBS为缓冲液，三者的终浓度为甘油100mL/L、甘露醇0.12g/mL和蔗糖0.025g/mL。 [0192] 实施例6 [0193] 实施例1～4得到的猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白的鉴定 [0194] 6.1蛋白含量的定量检测 [0195] 用Lowry法，以中国食品药品生物制品检定院的标准蛋白作标准测定，测定实施例1～4得到的融合蛋白浓度分别2.5mg/ml、2.4mg/ml、2.6mg/ml、 2.6mg/ml。 [0196] 6.2 SDS-PAGE电泳检测 [0197] 与空菌相比，融合蛋白在126.4KD左右有一条浓染的新增蛋白条带，如图 4所示。 [0198] 6.3Western Blot结果 [0199] 分别检测实施例1～4中融合蛋白，以abcam公司鼠抗猪α干扰素(1:5000 稀释)为一抗，以山羊抗小鼠IgG-HRP为二抗(1:10000稀释)。重组长效猪干扰素样品能与抗猪干扰素α单克隆抗体发生特异性反应，126.4KD左右处出现特异性条带，如图5所示。 [0200] 实施例7 [0201] 实施例5中的四份猪长效猪干扰素冻干剂的效价检测 [0202] 按照微量细胞病变抑制法，用培养基将Hep-2细胞配成5×105细胞/ml细胞悬浮液，每孔接种0.1ml移入96孔细胞培养板。37℃、5％CO2培养24h，加入不同剂量的重组长效猪干扰素，24h后吸弃，再分别接种100TCID50VSV病毒。 [0203] 试验结果 [0204] 结果表明获得的重组长效猪干扰素对VSV引起HEp-2细胞的病变具有明显的抑制作用。未经处理的细胞接种病毒后均出现细胞变圆、脱落、崩解等病变。而获得的重组长效猪干扰素处理后的细胞接种病毒后，在倒置显微镜下连续观察，细胞形态正常，未出现任何病变，测得效价≥105IU/ml，如图6所示。 [0205] 实施例8 [0206] 实施例5中的分别由实施例1～4的融合蛋白得到的四份重组长效猪干扰素冻干剂(分别记为A、B、C、D)在猪体内的半衰期的测定 [0207] A为实施例1制备的冻干剂、B为实施例2制备的冻干剂、C为实施例3制备的冻干剂、D为实施例4制备的冻干剂。 [0208] 细胞病变抑制法测定rAlb-IFNα-IL2的血药浓度与时间关系 [0209] 取六只体重大致相同的肉猪(雌雄各半)，颈部皮下注射2mg/ml重组猪长效干扰素α冻干剂2ml，分别在1h、2h、4h、8h、16h、26h、44h、79h静脉采血，血样4℃凝固，3500rpm低温离心10min分离血清，各时点每只猪血样于- 20℃保存待测。采用细胞病变抑制法测定血清样品中rAlb-IFNα-IL2的浓度，用 DAS药动学软件进行曲线拟合并计算参数。参数计算结果见表13。 [0210] 表13重组长效猪干扰素α肌肉注射后血清中主要动力学参数 [0211] [0212] 结果表明重组长效猪干扰素有较长的半衰期。经测定半衰期能达到109h左右，较普通干扰素提高约27倍。 [0213] 实施例9 [0214] 实施例5中的四份重组长效猪干扰素冻干剂对猪细胞免疫应答影响的测定[0215] 取六只体重大致相同的肉猪分为两组，记为实验组和对照组；实验组颈部皮下注射2mg/ml重组长效猪干扰素冻干剂2ml，对照组颈部皮下注射2mL的 PBS，取注射4周后猪外周血，之后每周取一次血，使用淋巴细胞分离液分离淋巴细胞，淋巴细胞经过无血清RPMI 1640培养基洗2次后，用完全培养基重悬、调整细胞浓度为2×106个/ml，24孔细胞培养板每孔加入1ml淋巴细胞，37℃， 5％CO2培养72h，收集淋巴细胞培养时上清。ELISA检测培养上清中IFNγ、IL-4 含量，按试剂盒说明书进行，检测结果如表14所示： [0216] 表14 ELISA检测各组猪细胞免疫应答水平 [0217] [0218] 结果表明注射重组长效猪干扰素后，能够显著提高猪外周血中细胞因子 IFNγ、IL-4的含量，增强了细胞免疫应答水平，显著提高免疫力水平。 [0219] 上述参照实施例对一种猪白蛋白-干扰素α-白介素2融合蛋白及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。 |
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