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蛋白质组学在布鲁氏菌病鉴别诊断中的作用

日期:2018/3/26 11:54:23 点击次数 3031 发布单位:天义生物谷  录入:李清

摘要:蛋白质组学,特别是免疫蛋白质组学在布鲁氏菌病研究中最为重要的作用是在鉴别诊断方面。

对于布鲁氏菌病的鉴别诊断来说,主要包括两方面的研究方向。一是布鲁氏菌病与其他存在血清学干扰的疾病的鉴别诊断,如小肠结肠炎耶尔森氏菌 O9 (Yersinia enterocolitica O:9)、大肠杆菌 O157 等;另一方面是布鲁氏菌不同种属之间或者疫苗株与野毒株之间的鉴别诊断。

在2006年通过2-DE 和质谱分析对布鲁氏菌1119-3 全菌蛋白进行鉴定,结合兔布鲁氏菌高免血清共筛选到17个免疫原性蛋白,应用MALDI-MS 和 nLC-ESI-MS 方法鉴定出两个布鲁氏菌特异性蛋白, BCP31 和 SOD。这两个蛋白均可以与小肠结肠炎耶尔森氏菌 O9、城市沙门氏菌 N 群(Salmonella urbana group N)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)和土拉弗朗西斯 LVS 菌(Francis tularensis LVS)进行区分。

对布鲁氏菌RB51疫苗株与小肠结肠炎耶尔森氏菌O9、大肠杆菌O157使用免疫蛋白质组学的方法进行区分,共鉴定筛选出10个只与RB51株具有反应性的蛋白点,分别是铜/锌超氧化物歧化酶、组氨醇脱氢酶、DnaK伴侣蛋白、GroES伴侣蛋白、辅酶A硫解酶、双组分应答调控因子、细胞分裂蛋白FtsZ、醛脱氢酶、50S核糖体蛋白L10和侵袭蛋白B等。

通过分别提取布鲁氏菌疫苗株 S19、RB51 和一株野毒株的外膜蛋白后进行分析,使用制备的抗上述3个菌株的水牛血清对其进行Western blot 验证,发现仅在野毒株中存在的大小为151.3 kD 的外膜蛋白。

随后,分别使用布鲁氏菌感染牛血清、免疫牛血清和阴性血清对提取的布鲁氏菌S19内组分进行鉴定,分别发现大小为 10、12 和 17 kD 的 3 个潜在用于鉴别诊断的蛋白质靶点,并对其中的 56 个蛋白质点进行进一步筛选,27 个蛋白质点对于免疫血清和自然感染血清存在差异;质谱分析发现,布鲁氏菌 S19 株上的 5 个蛋白与自然感染的血清存在特异性反应。

 2016 年,Wareth 等对分离自田间的两株牛种布鲁氏菌和羊种布鲁氏菌进行蛋白质组学鉴定,发现分别有 63 个和 103 个蛋白是牛种和羊种布鲁氏菌所特有的;使用不同感染动物(奶牛、水牛、山羊、绵羊)的布鲁氏菌阳性血清进行免疫蛋白质组学分析,其中牛种布鲁氏菌 25 个蛋白有特异性的免疫反应,羊种布鲁氏菌则有20个;牛种布鲁氏菌内的二氢吡啶二羧酸合成酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶和乳酸/丙酮酸脱氢酶,羊种布鲁氏菌内的 ABC 氨基酸转运蛋白底物结合蛋白以及两株菌共有的延胡索酰乙酰乙酸水解酶则与所有的阳性血清均存在反应。

上述研究对于揭示不同状态下机体对于免疫/感染后的免疫应答和鉴别自然感染与免疫状况均具有重要意义。本实验室使用布鲁氏菌S2疫苗株的膜蛋白对免疫和感染的山羊血清进行免疫蛋白质组学和免疫共沉淀(Co-immunoprecipitation)鉴定,共筛选到 10 个候选蛋白,并对这10个蛋白通过原核表达系统进行表达纯化,初步建立了基于间接ELISA手段上的鉴别诊断方法。

蛋白质组学作为组学研究中的重要一环,对于揭示蛋白质对于机体的影响具有重要意义,也为阐明疾病的致病机理和有效治疗提供了理论依据和解决途径,为疾病的早期诊断提供了分子标识。布鲁氏菌作为胞内寄生菌,其调动免疫逃逸机制后对于宿主和自身内部蛋白质表达的变化相较于其他细菌来说更加明显,所以蛋白质组学方法对于布鲁氏菌病的研究具有重要意义。

但是,布鲁氏菌无论是在致病特点还是在蛋白组成等方面都远比病毒等复杂,因此对其蛋白质组学的研究相对较少;而且现有的研究结果所筛选和鉴定得到的多是与调节物质代谢、能量转运和酶类激活等有关的蛋白,这些蛋白的改变是因为布鲁氏菌本身变化引起还是由于机体对于免疫/感染后产生的非特异性应答还需要进一步证实。另外,由于双向电泳等技术限制,其结果的重复性较差,需要在研究时同时做平行试验以保证结果的真实性。总之,蛋白质组学的引入对于更好地掌握布鲁氏菌的致病机制以及有效预防和治疗布鲁氏菌病提供了理论支撑。随着蛋白质组学相关技术的进一步发展,其在布鲁氏菌病研究上的应用将会更加完善和成熟。

 
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