:/DOI10.3969i.ssn.1002-2694.2018.00.045j
中国人兽共患病学报
ChineseJournalofZoonoses
)2018,34(4
论 著
基于凝集素基因对部分隐孢子虫种类的分子鉴定
22222221,3
,,,,,,,刘珍珍1,胡苏辉1,张 璐1,陈凯丽1,张龙现1,宁长申1,菅复春1,YANGRonchangg
价L分别在Lectin基因位点作为隐孢子虫基因分型和进化关系分析的可行性.方法 采用巢式PCR,ectin和SSUrRNA位
摘 要:目的 为了解隐孢子虫凝集素基因在不同分离株的序列差异及其遗传进化关系,以S评SUrRNA基因作参照,
点处对本实验室分离保存的多个隐孢子虫分离株进行P用MECR的扩增.用Clustalx对扩增序列与参考序列进行比对,GA5
、驴源C.cuniculus及其在SSUrRNA处与人源C.hominis极为相近的horsegenotehominis均成功扩增出了大小在450bypp左右的目的条带,并进行了进化树的分析,不同种类和同种不同动物来源的隐孢子虫分布在不同的分支上.结论 Lectin基
关键词:隐孢子虫;基因分型Lectin基因;SSUrRNA基因;
),中的邻近法(进行进化树的构建.结果 基于L在C.NeihboroininethodNJectin基因位点,arvum、C.hominis、C.gjgmp因位点可很好的区分S有望为人兽共患隐孢子虫分类和遗传研究提供新的基因靶标.SUrRNA序列极为相似的几种隐孢子虫,
()中图分类号:R382 文献标识码:A 文章编号:1002-2694201804-0290-06
MolecularidentificationofsomeseciesofCrtosoridiumyppp
basedonLectingene
1,21,21,21,21,2
,HUS,,,,LIUZhenGzhenuGhuiZHANGLuCHENKaiGliZHANGLonGxiang
1,21,21,3
,,NINGChanGshenJIANFuGchunYANGRonGchanggg
(1.ColleeonimalScienceandVeterinaredicine,HenanAriculturalUniversitZhenzhou450002,China;gfAyMgy,g2.InternationalJointResearchLaboratororZoonoticDiseasesoenanProvince,Zhenzhou450002,China;yffHg3.SchooloeterinarndLieSciences,MurdochUniversiturdoch,WesternAustralia,6150,Australia)fVyafy,M,ridiumisolatestheLectingenelocuswasevaluatedasthefeasibilitfCrtosoridiumgenetinndevolutionarelaGyoypgayrypp,thelaboratortLectinandSSUrRNAloci.ClustalXwasusedtocomaretheamlifiedseuencewiththereferenceseuenceyappqq,inooltoamlifarvum,C.hominis,C.cuniculusandhorsegenoteC.hominisfromdonkehichwereverimiGgtpyC.ypywysp()lartoC.hominisfromHuman.TheseisolatesatLectingenewasamlifiedsuccessfullabout450basepairandthenwascarGpyfromdifferentanimalswereindifferentbranches.LectingenelocusisverikelobeanewCrtosoridiumclassificationylytypp,riedoutaphloenetictreeanalsis.ResultsindicatedthatdifferentCrtosoridiumseciesandthesameseciesderivedygyppyppandthephloenetictreewasconstructedbtheNeihboroininethodNJinMEGA5.LectingenelocuswasusedasatGygygjgmyptionshiithSSUrRNAgeneasreference.ThenestedPCRwasusedtoamlifheCrtosoridiumisolatesisolatedfrompwpytypp:AbstractInordertounderstandtheseuencedifferencesandtheirgeneticevolutionofLectingeneindifferentCrtosoGqypptoolwhichprovidesareferencebasisforthefurtherdevelomentofzoonoticCrtosoridiumclassificationandgeneticreGpypp,search.Thereforeitisworthtodomorestudnthegene.ThepossibilitfusinectingeneasagenotinoolwasexGyyoyogLypgt,loredbmlifintheSSUrRNAandLectinlociofCrtosoridiumseciesresectivel.ThestudistoprovidenewmoGpyapygppyyyppleculartoolsfortheeidemioloicalinvestiationofCrtosoridium,analsisofgeneticstructureandtheoriinofeidemicpggygpyppdisease.TheresultsofseuencealinmentandphloenetictreeshowthatLectingenecanbeusedtoidentifheseciesofqgygytp
国家自然科学基金国际合作交流项目(和河南省No.31310103012))基础与前沿技术研究项目(联合资助No.162300410166:通讯作者:菅复春,Emailfchun2008@163.com;j
CrtosoridiumwhichsimilartotheSSUrRNAseuences.qyppdemiolondpoulationgeneticanalsisofCrtosoridiGgyapyyppItisexectedtoaddanewmoleculartoolformoleculareiGpp
作者单位:河南农业大学牧医工程学院,郑州 41.50002;
:RonchanG,EmailR.Yan@murdoch.edu.auggYANg
um,anditisausefulsulementtotheclassificationtoolofppCrtosoridium.ypp;eneenotinggypg
:;KewordsCrtosoridium;LectingeneSSUrRNAyppy
河南省人兽共患病国际联合实验室,郑州 42.50002;
澳大利亚莫道克大学生命与兽医学院,澳大利亚 63.150
4期
刘珍珍等:基于凝集素基因对部分隐孢子虫种类的分子鉴定
291
,SuortedbheKeroramoftheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.31330079)andtheInternationalppytyPg)CommunicationandCooerationProramofNSFC(No.31310103012pg
:,:,:CorresondinuthorsJianFuGchunEmailfchun2008@163.com;YanonGchanEmailr.an@murdoch.edu.aupgajgRggyg
被认 隐孢子虫是一种重要的人兽共患性原虫,
为是仅次于轮状病毒的第二大重要的腹泻病原
1G3]
,体[其宿主范围广泛,可引起急慢性及肠胃炎性
1 材料与方法
包括1.1 隐孢子虫阳性样品 试验样品共56份,
腹泻,严重程度与宿主自身的免疫状态有关.隐孢子虫也是因人类免疫缺陷病毒(引起的艾滋病HIV)
]4G5
[
hominis、5份驴源C.Hominis、1份驴源Horse
实验室保存已经经N鉴定为estGPCR(SSUrRNA)阳性的52份样品(16份C.arvum、16份人源C.p和器官移植的机会性病原体引起人类腹泻的6大病因之一,.常通过水源或食源该病已被确定为性污染造成暴发性流行,迄今为止仍无有效的治疗
药物,对人类公共卫生造成很大威胁[
6
]子虫有效种已达36种,C.parvum、C..ho目前minis隐孢在人隐孢子虫检测中较为常见[7
]它们相近种的隐孢子虫种类的鉴定与分析应进行更,对这两个种以及与
深入的研究.目前常用的鉴定隐孢子虫的基因工具
是[]
种隐孢子虫种类SSUrRNA8,.且由于基因的多拷贝特性该基因分类工具可以鉴,别以及存出多
在半保守和高变区域,适合于设计属特异性引物.但SSUrRNA基因的不足之处在于不同拷贝间存在微小的序列差异,这有时会导致某一虫种或基因
型株不同拷贝序列内部差异是很有必要的RFLP分析结果不一致[9]
.因此,
区别不同分离.
现有研究表明,糖结合蛋白或凝集素在原虫识别和粘附宿主细胞过程中起介导作用,这将有助于
隐孢子虫的侵袭和致病[10G11]
上已经得到了分析和验证.这也提示了对黏蛋白样,其作用在某些寄生虫
糖蛋白的研究将成为隐孢子虫致病机理的新方向.对于隐孢子虫粘附素功能的研究已经受到广泛关注,而其在分子流行病学和遗传结构分析上,该基因位点的作用仍然没有被重视和挖掘.本实验通过巢式SUrPCR技术,
对数种不同隐孢子虫阳性样品进行RNA及Lectin位点的扩增,
并与其它已知的隐孢子虫相关序列比对,构建系统进化树.初步结果显示:凝集素基因(Lectin好地区分了C.parvum、C.)h位om点in作is为、C分.c型un工icu具lu很s及其在orsegeSnSoUrtReN和A与人源C.hominis极为相近的驴源C.hominis,且Lectin基因对不同分离株不同拷贝间的微小序列差异的分析yp
,比种类和基因型提供参考SSUrRNA有更好的区分度,为研究隐孢子虫的.
eunroitsy、p2e、个4份C.andersoniC.bailey和、3个C.canisubiuitum、3个澳大利亚莫道克大学媒2个C.q介与水传病原研究),团以C及.队(品信息见表rVoeucpto)r保存的来&W源ate于rG袋Bo鼠rne的4Pa份thCog
.ecnunicRuelsuesar,c样h.2 主要试剂1.
酶0.5μL(日本 反应体系中使用的酶为TOYOBO公司生产,购K于O郑DGp
州lu科s贸生物技术有限公司),引物由生工生物工程(上海)
股份有限公司合成..3 PCR的扩增
PCR反应体系见表2.
.3.1 基于SSUrRNA(18s
)位点的扩增 基于扩增SUr,R参照NA基因对所有阳性样品进行巢式Xiao等[1
2]
的方法合成2对引物,P见表CR的
2.5CR反应条件:℃和94℃0min,155个循环℃,45.s,7,5min,1个循环;每次2℃,1min,35个循环94℃;7,425s
℃,,品和阴性对照样品.电泳结束后在电泳凝胶成像系PCR扩增均设阳性对照样
统仪中观察拍照.
.3.2 基于凝集素基因位点的扩增RNA扩增出的阳性样品,用Lectin基因进行巢式 经SSU
内引物用CR扩增.外引物的合成参照反应条件:和53℃,39M0s4ac℃Ve,c3mtorin12,1.6软件合Al[3]
的序列,成ire,z见a1
表个循环;94℃,303s.,5P6C℃
R
min,1个循环.,7每次2℃P,1CRmi扩n,增40个循环;均设阳性7对2照℃样,1品0
和阴性对照样品.电泳结束后在电泳凝胶成像系统仪中观察拍照.
.4 测序in位点扩增后的第二套 隐孢子虫阳性样品经SS每个样品均进行双向测序PCR产物,UrRNA和
ect纯化后直接进行测序.,测序委托北
京诺赛基因有限公司完成,测序仪为y
RstIeSmMTM3s,USA73)0.XLDNAAnalyzer(App
liedBAiBoI
GgmG111P511rSShP1LsP292
中国人兽共患病学报
表1 不同隐孢子虫样品信息
Tab.1 InformationofdifferentCrtosoridiumisolatesypp()2018,344
编号201207224239329339431123BDNX
种类宿主CattleCattleCattleCattleCattleCattleDonkeyCattleCattleCattle
来源,TianinChinaj,TianinChinaj,TianinChinaj,TianinChinaj,TianinChinaj,TianinChinaj,ShandonChinag,NinxiaChinag
BritainBritainBritainBritainBritain,HenanChina,HenanChina,HenanChinaBritainBritainBritainBritainBritainBritainBritainBritainBritainBritain,JilinChina,TianinChinaj
编号SCA631SCA718SCA782SCA849SCA663SCA667SCA675SCA67826889581063553624875241314563859S13
种类宿主KanaroogKanaroogKanaroogRabbitRabbitRabbitDonkeyDonkeyDonkeyDonkeyDonkeyDonkeyCattleCattleCattleCattleDogDogDuckSheepHamsterHamsterHamsterSheepDuckDogRabbitCattle
来源
,ASdneustraliayy,ASdneustraliayy,ASdneustraliayy,ASdneustraliayy,ASdneustraliayy,ASdneustraliayy,ASdneustraliayy,ShandonChinag,ShandonChinag,ShandonChinag,ShandonChinag,ShandonChinag,ShandonChinag,HenanChina,HenanChina,HenanChina,ZhenzhouChinag,ZhenzhouChinag,ZhenzhouChinag,HenanChina,HenanChina,GansuChina,GansuChina,HenanChina,SdneAustraliayy
C.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.arvumpC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.hominisC.cuniculusC.cuniculusC.cuniculushorsegenoteyp
C.hominisC.cuniculusC.hominis147931528915324154651549015389238
HumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHumanHuman
C.hominisC.hominisC.hominisC.andersoniC.andersoniC.andersoniC.andersoniC.canisC.canisC.baileiyC.ubiuitumqC.ubiuitumqC.murisC.murisC.murisC.baileiyC.canisC.hominis154791458114592146711463815281154021541015429402
389515166167168
,ZhenzhouChinag,ZhenzhouChinag,ZhenzhouChinag
表2 PCR反应体系Tab.2 PCRreactionsstemy
第1次PCR反应体系试剂dNTP
2+Mg
表3 隐孢子虫在SSUrRNA和Lectin位点进行扩增的引物
Tab.3 Listofprimersusedinthisstudtoamlifypy
Buffer
体积/L试剂μ2.52.51.50.50.51610.5
第2次PCR反应体系
CrtosoridiumseciesatSSUrRNAandLectinyppp基因SSU
引物序列5′G3′
片段长度/bp1325840656~668440~480
dNTP
2+
Mg
Buffer
体积/Lμ2.52.51.50.50.51610.5
rRNAR1:CCCATTTCCTTCGAAACAGGA
F1:TTCTAGAGCTAATACATGCG
)上游引物(F1
KoDlus酶pDNA模版
)下游引物(R1灭菌双蒸水
)上游引物(F2
F2:GGAAGGGTTGTATTTATTAGATAAAGR2:CTCATAAGGTGCTGAAGGAGTAR1:GTGGTGTAGAATCGTGGCCTR2:AATCGTGGCCTAAGAGTG
KoDlus酶p
)下游引物(R2灭菌双蒸水第1次PCR产物
LectinF1:TCAACTAACGAAGGAGGGGA
F2:CGTGCGAATGAAGAAAGA
4期
刘珍珍等:基于凝集素基因对部分隐孢子虫种类的分子鉴定
293
1.5 种系发育分析 双向测序后的样品在GenG
应用CBank上用Blast进行同源序列搜索,lustalX建立,同时结合MeAlin建立的同源性结果进行gg
序列的分析.
对照比对结果和测序峰图,1.83软件进行比对分析,
获得校准序列.种系发育进化树使用MEGA5软件
驴源C.vum、C.hominis、C.cuniculus、hominis和
Horsegenote的连续的CAA个数见表4.此外,yp在6个C.arvumLectin位点序列中发现样品431p在5而其它5个C.6位点处碱基为T,arvum的碱p基为G,在3其它5个C.02G307位点之间碱基缺失,
2.1 PCR对不同隐孢子虫种的扩增结果 经LecG2 结 果
arvum的碱基为ACTACC.可能是样品431与其p它5个C.其具体结果有待进arvum的亚型不同,p一步的验证.
由于比对序列较多,本文选取9个隐孢子虫分
in基因引物共扩增了R5N6份样品,其中虫阳性样品在SSUrA基因位点和4L2份隐孢子ectin位点均已成功扩出大小为440~480bp的目的条带,这些样品分属于uris、rCseC.arvum.bgaeilneoytyp
pus、Ho和eC..而、C.hominisandersoniubiquitum、C、C.cunicuGC..canis、C.点能够扩增目的序列,在Lectin位点却未能扩增出,在SSUrRNA位目的条带,基于Lectin扩增的部分隐孢子虫种的凝胶成像图,见图果与GenBank仅有的几条序列1.在Lectin位点校准过的测序结Blast结果相似.
pMar:vDuNmA标准DL2000;1.8GC.hominis;2:1SCA67;4:89GC.hominisGDonke;5:2683GGhCorc.saenigse;n3o:201G;C.
图5GC1 c.un部分隐孢子虫种基于iculus;P:阳性对照y;N:
L阴性对照type6:ectin基因的扩增Fig.1 AmplificationofpartiallyCryptosporidiumsp
eciesbasedonLectingene
.2 序列比对与同源性分析 将42份Lectin基因
扩增产物测序结果进行分析,同时与参考序列[13
]进行了比对,重复序列碱基组成不同ClustulX比对结果显示:不同种类的隐孢子虫,(数量不等的编码谷氨酰胺的株或不同来源CAA三联密码子),同种隐孢子虫不同分离的重复序列数目不同,其中,C.parG离株的序列:h(15281/C.parvumSCA782)、C.cuni(c2u0l1us/1(5S3C8A96)7、C.hominis5ominis)
、驴源C.与参考(89序/10列6/S13GR)和Horsegenotyp
e(268GR)KX375351.1进行同源性KX37535的4分.1析、.K参X3考75序35列2.信1及息见表5.
表4 部分不同隐孢子虫种Lectin基因扩增后的连续CAA个数
Tab.4 ConsecutiveCAAnumbersofdifferent
CryptosporidiumspeciesbasedonLectingene种类
编号宿主连续C.hominis14581HumanC2A1A个数
S14592
SCCA631KHuman
22411C.parvumSCA782KaanCnggaarroooo2A07718Caattttllee1737C.cuniculusS1C5A496078HRuabmbaitn22
1C.hominisSC1A06663DRoanbkbiety2115Horsegenotyp
e268
Donkey
8
表5 基于Lectin扩增的文中参考的序列信息
Tab.5 Referenceseq
uenceinformationbasedonLectingene[13]
参考序列种类宿主来源KKX375354.C.parvumCattle
AKXX3377553355211.1.1
CC.c.huonimciunliussKaRnagbabriotoAuAusuststraliatrraalliiaa
同源性分析结果表明,在Lectin基因位点上C.
parvum的这宿主来源不同,其中来源而来源于人的201号样品与2个分离株,于牛的为92.4%;C.h1o5m3i8n9K号样品与X375354.is的两个分K1同源性为离X3株75间35971%,宿4.1同源性主来源不
tlm2294
中国人兽共患病学报
()2018,344
同,同源性高达9但与K9.8%,X375352.1的同源性100%;3个驴源C.hominis间同源性在99.1%~
与K99.7%之间,X375352.1的同源性为98.8%.遗传进化树及同源性结果表明,同种隐孢子虫因虫株来源不同,显示遗传距离的远近.见图2.
是100%;C.cuniculus与KX375351.1的同源性为
序列特性知之甚少,为此本实验选用全基因组序列中已上传的全基因测序完成的C.arvum和C.p设计隐孢子hominis的Lectin基因作为研究对象,
虫属特异性的巢式P试图扩增出其他种的CR引物,隐孢子虫L曾对实验室ectin基因序列.试验之初,
C.canis、C.ubiuitum、C.muris一并进行了扩增,q但仅在C.arvum、C.hominis、C.cuniculus、horsep保存的其他隐孢子虫如C.andersoni、C.bailei、y注:括号中的样品与代表样品序列相同,处于同一分支上.1S4C5A8178,21G5C47.9ho,m1i4n6i7s1GK,1a4n6g
3a8ro,o1(584,1203,,1450422,914,5S9C2A,7115828,1SC,1A5643012,,2SCA849
)10512G8C9.,4p3a1rv,1u4m7G9C3a,t1t5le32(240,715,242645,,1253499,033,S9C,1A2634,2B)D,NX,15389,SS1C3AGC67.5hGoCm.icnuisnGicDuolnuskGey
Ra(8b9bi,t5(8S,C5基因序列与其参考序列基于
9A6,17086,)SCA667,SCA663)图2 部分隐孢子虫Lectin邻近法(NJ
)构建的进化树Fig.2 Phylog
enetictreeofpartialCryptosporidiumLecGtingenesequencewithreferencesequencebasedontheadj
acentmethod(NJ) 讨.1 L 论
ectin基因是编码隐孢子虫毒力因子的基因,
其编码的蛋白质位于子孢子和裂殖子的顶端区域,
可能与虫体的黏附、侵入及胞内的发展有关[
14]
究表明,在很多寄生性的原虫中,凝集素Lectin.研或者与糖结合的蛋白质都能介导原生动物黏附宿主细胞、增强细胞的毒性及补体的抗药性,并能促进形成囊体或包囊壁[15G17]
本试验是在尝试使,用可能与隐孢子虫的致病性有关Lectin基因位点作为分析工.
具时发现不同隐孢子虫种类在该位点的序列不同,
尤其是不同种隐孢子虫有数量不等的,根据其他原虫相关研究C,如溶组织阿
AA三联密码子重复序列米巴凝集素蛋白对阿米巴致病力的影响[18]
基因编码蛋白影响隐孢子虫的入侵、繁殖和致病力,推测该.在对Lectin位点进行引物的设计时,Lectin基因序列仅在C.parvum、C.hominis和C.cuniculus上有少量报道,而其他隐孢子虫Lectin基因存在与否及
genotype扩增出了目的基因.分析原因,可能是设计Lectin基因引物是基于C.parvum、C.hominis的基因序列设计的,所以只能扩增出这两个种或者与之相近的隐孢子虫种或基因型.全基因组序列中,C.muris在LecNtiCnBI上已公布的
位点上与C.
parvum、C.hominis序列差别很大,这也是C.muris等在本次试验中无法扩增出目的条带,而C.parGvum、C.hominis及其相近虫种可以顺利扩增的主要原因.
3.2 挑选本实验中的11个样品(6个C.parvum个C.hominis和和Lect3个驴源、2SSUrRNAC.hominisin的扩增,将第二套扩增产物送)
分别进行去测序,拼接序列后进行,SClust仅alX比对.比对结果显示:在S能区分出不同的隐而同种隐孢子虫不UrRNA位点处,孢子虫种同分离株间的差别无法区分开来.而在Lectin位点处,能把C.parvum和C.hominis这两个隐孢子虫种及驴源C.hominis很好地区分开来.同时,通过用Lectin位点扩增C.
parvum,C.hominisi,C.cuniculusnis几种隐孢子虫,horsegenotype驴源、袋鼠源C.hom/基因型时,,发现在不同种类的隐孢子虫分离株中,其重复序列的碱基组成不同,同种隐孢子虫不同样品中重复序列的碱基数目不同.这也表明,Lectin基因有望成为新的隐孢子虫标记基因,补充现有基因位点对隐孢子虫分型分类的不足.
目前,国内外将Lectin基因位点用于隐孢子虫
种类和基因型的鉴定,仅少量报道[
13
]不同隐孢子虫分离株在Lectin位点进行扩增.本文通过对,并将部分隐孢子虫种分别进行,以此来探讨LectiSnSUr基因作为分型工具的RNA和Lectin位点的扩增可能性,旨在为隐孢子虫流行病学调查、遗传结构分析和疫病暴发溯源提供新的分子工具,并为未来筛选药物防治隐孢子虫病新的作用靶点和疫苗研发提供背景资料.本实验中,经序列比对及进化树结果表明,rRNALectin基因作隐孢子虫鉴定工具用于序列相近隐孢子虫种的鉴定有更好的区SS分
U
度,可望为隐孢子虫的分子流行病学、群体遗传分析334期益补充.参考文献:
刘珍珍等:基于凝集素基因对部分隐孢子虫种类的分子鉴定
295
增添新的分子工具,是目前隐孢子虫分类工具的有
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[]11EedZ,SreterT,SzéllZ,etal.CharacterizationofCrtoGgyyp/4269atmh.1995.52.559j
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CrtosoridiumparasitesbasedonthesmallGsubunitrRNAypp
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收稿日期:2017G06G26 编辑:
张智芳
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