禽源大肠杆菌烈性噬菌体的分离鉴定及功能基因组学分析

禽源大肠杆菌烈性噬菌体的分离鉴定及功能基因组学分析

作者:师大云端图书馆 时间:2018-07-30 分类:硕士论文 喜欢:2788
师大云端图书馆

【摘要】为了分离纯化禽源致病性大肠埃希菌的噬菌体并测定其性质,将近4000份鸭粪样品来源于安徽和县某两个规模化鸭场及南京某市场某鸭场的鸭粪样品离心、过滤后提取上清液,采用点滴法和双层琼脂法对致病性大肠杆菌噬菌体进行鉴定、纯化并保存,结果共分离鉴定了136株大肠埃希菌烈性噬菌体,并对其中的四十余株进行了生物特性学分析,包括透射电镜观察,宿主谱测定等,对其中的HX01,NJ01进行了基因组提取并全基因组测序。以噬菌体NJ01为例,透射电镜下结构判定为短尾噬菌体科(Podoviridae)。宿主范围较窄,仅能裂解被测大肠杆菌中的三株:DE172、NJ01和MC1061。效价为1.33×1013pfu/ml,(?)将纯培养物稀释至108PFU/mL,每隔15min(至4h)测其一步生长曲线,表明潜伏期为30min,平均裂解量为157PFU/cell,最佳感染复数为100。采用自己优化改进过噬菌体基因组提取和纯化方法,制备了高质量的烈性噬菌体HX01和NJ01的基因组,并通过第二代高通量测序技术进行了全基因组测序,以NJ01为例,测序结果显示:NJ01全基因组大小为77,448bp,G+C含量为42.05%,共包括个136ORF以及1tRNA,并进行了详细注释。NJ01属于典型的C3分型,对NJ01根据”DNA包装整合—头部—尾部—尾丝蛋白—裂解相关模块—DNA复制—转录”的分子模块展开分析。对NJ01、phiEco32和KBNK135进行了比较基因组学分析后发现了一些特殊的功能基因:如只存在于NJ01的ORF52,ORF45、ORF89等均存在于三者中,但是组成、长度却完全不同等。在对与吸附特异性密切相关的尾丝蛋白研究时发现:一个由320个氨基酸组成的保守区域的存在,此结果极有可能成为未来研究的热点。比较基因组学分析显示了NJ01与phiEco32的亲缘和进化关系非常接近,但也由于这种接近,而在宿主范围和分离地上的巨大差别,这更能提示利用比较基因组学分析对于噬菌体功能基因的构成研究和通过改造基因组组成来扩大宿主谱研究的必要性。为了进一步确实NJ01的结构蛋白蛋白,对全噬菌体的制备和纯化方法进行了摸索并成功制备得到NJ01全噬菌体样品,并将它经二维电泳展示于二维凝胶进行蛋白组学分析,并进行MALDI-TOF-MS检测,共筛选出13个点(包括8种重要结构蛋白),包括尾蛋白、棘丝蛋白,主要头部蛋白以及DNA注射蛋白等。让我们对于噬菌体的结构组成和以后的比较基因组学分析有了更直观和立体的认识,同时丰富了基因组的注释和解读。噬菌体用于抗菌治疗和预防细菌感染已有很长的历史,禽源大肠杆菌病可引起禽类的败血症、心包炎、腹膜炎等。为了探索已分离到的烈性噬菌体对于禽源大肠杆菌感染的疗效,将南京某市场鸭粪样品中分离到的烈性噬菌体,以宿主菌为DE172的烈性噬菌体NJ01为例。首先利用成熟的小鼠身上APEC感染模型,计算DE172的半数致死量。之后以2倍的半数致死量感染小鼠,实验组包括:感染细菌后不同时间注射等量、同浓度噬菌体,对照组设立正常小鼠腹腔中注射噬菌体的空白对照组和感染对照组,以达到综合分析的目的。测得:DE172的半数致死量为LD50=1×107CFU/mL,利用分离并纯化至浓度为1×1011PFU/ml(?)勺噬菌体NJ01在感染后0、3.5、4.5、5.5、6.5和7.5h取0.2m1分别进行腹腔注射治疗,治疗当天,治疗组与对照组之间差异无统计学意义;三天后除E、F、H组外,其余小鼠均死亡,治疗组与对照组有所差异,三天后治疗组与对照组之间差异数据有统计学意义(P<0.01)。短期内噬菌体在小鼠体内会作为异物代谢掉,而在残存小鼠中继续注射噬菌体无意义,可能与噬菌体裂解细菌造成革兰氏阴性菌的内毒素释放有关。结论:本实验为噬菌体疗效的探索性实验,结果并不明显,烈性噬菌体对感染小鼠可能有一定的治疗作用,但保护性较差,为进一步将噬菌体作为生物制剂用于抗感染治疗提供数据基础。
【作者】李彦哲;
【导师】张炜;张振岚;
【作者基本信息】南京农业大学,预防兽医学,2013,硕士
【关键词】烈性噬菌体;生物特性学;比较基因组学;蛋白组学;噬菌体疗效;

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