Mai Quốc Gia , Nguyễn Thị Phương Thảo Trần Văn Hiếu *

* Tác giả liên hệ (tvhieu@hcmus.edu.vn)

Abstract

F18 fimbria plays an important role in Enterotoxigeneic Escherichia coli (ETEC) colonization and enterotoxin secretion on gut mucosa that causes post-weaning diarrhea (PWD). The vaccine offers a powerful, cost-effective, and possible approach to protect pigs against ETEC. Recently, many studies have focused on oral vaccine, which can induce mucosal immunity by targeting M cell. A body of evidence shows that protein Hsp60 is able to interact with PrPC on M cell surface. Based on Hsp60 structure model, a peptide named PEP was predicted to interact with receptor PrPC by bioinformatic calculations. To construct pET22b-pep-f18 vector, gfp gene was swapped for f18 gene from pET22b‑pep‑gfp vector. After digestion by XhoI and BamHI, f18 gene and pET22b‑pep‑gfp vector were ligated by T4 DNA Ligase. The pET22b‑pep‑f18 vector was transformed into E. coli BL21(DE3) strain, and induced by 0.5 mM IPTG. The expression of PEP-GFP protein was confirmed by SDS-PAGE Coomassie Blue staining, and Western blot probed with anti‑6xHis antibody. Finally, PEP‑F18 protein was purified by using immobilized‑metal affinity chromatography (IMAC). The results showed that the pET22b-pep-f18 vector was successfully cloned. PEP‑F18 protein was collected, and purified with high purity. This is an essential material for later immunological evaluation.

Keywords: Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), f18, IMAC, oral vaccine, PEP

Tóm tắt

Tiêm mao F18 đóng vai trò quan trọng giúp Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) bám vào ruột và tiết độc tố gây bệnh tiêu chảy heo con sau cai sữa (post-weaning diarrhea, PWD). Vaccine là một cách thức hữu hiệu, kinh tế và khả thi giúp phòng chống ETEC trên heo. Việc phát triển vaccine uống, tạo miễn dịch niêm mạc thông qua nhắm trúng đích tế bào M đang được quan tâm. Nhiều nghiên cứu cho thấy Hsp60 có khả năng tương tác với PrPC trên bề mặt tế bào M. Dựa trên cấu trúc của Hsp60 và tin sinh học, peptide PEP được dự đoán có khả năng tương tác với thụ thể PrPC. Vector pET22b-pep-f18 được cấu trúc bằng cách thế gene gfp trong vector pET22bpepgfp bằng gene f18. Sau khi xử lí với cặp enzyme cắt hạn chế XhoI và BamHI, gene f18 và vector pET22bpepgfp được nối với nhau bằng T4 DNA Ligase. Vector pET22bpep-f18 được hóa biến nạp vào chủng vi khuẩn E. coli BL21(DE3), cảm ứng biểu hiện với IPTG 0,5 mM. Sự biểu hiện của protein PEP‑GFP được kiểm tra bằng điện di SDS-PAGE, nhuộm Coomassie Blue và Western blot với kháng thể kháng 6xHis. Cuối cùng, protein PEP‑F18 được tinh sạch bằng sắc ký ái lực ion kim loại (IMAC). Kết quả cho thấy vector pET22bpep-f18 đã được tạo thành công. Protein PEP‑F18 được thu nhận, tinh sạch với độ tinh sạch cao...

Từ khóa: Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), f18, IMAC, PEP, vaccine đường uống

Article Details

Tài liệu tham khảo

Chevallet, M., Luche, S., & Rabilloud, T. (2006). Silver staining of proteins in polyacrylamide gels. Nature protocols, 1(4), 1852–1858. https://doi.org/10.1038/nprot.2006.288

Do, T. N., Cu, P. H., Nguyen, H. X., Au, T. X., Vu, Q. N., Driesen, S. J., Townsend, K. M., Chin, J. J., & Trott, D. J. (2006). Pathotypes and serogroups of enterotoxigeneic Escherichia coli isolated from pre-weaning pigs in north Vietnam. Journal of medical microbiology, 55(1), 93-99. https://doi.org/10.1099/jmm.0.46247-0

Fairbrother, J. M., Nadeau, É., Bélanger, L., Tremblay, C. L., Tremblay, D., Brunelle, M., Wolf, R., Hellmann, K., & Hidalgo, Á. (2017). Immunogenicity and protective efficacy of a single-dose live non-pathogenic Escherichia coli oral vaccine against F4-positive enterotoxigenic Escherichia coli challenge in pigs. Vaccine, 35(2), 353–360. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2016.11.045

Hengen, P. (1995). Purification of His-Tag fusion proteins from Escherichia coli. Trends in Biochemical Sciences, 20(7), 285–286. https://doi.org/10.1016/s0968-0004(00)89045-3

Holland, R. E. (1990). Some infectious causes of diarrhea in young farm animals. Clin Microbiol Rev, 3(4), 345-375. https://doi.org/10.1128/CMR.3.4.345

Kempf, I., Fleury, M. A., Drider, D., Bruneau, M., Sanders, P., Chauvin, C., Madec, J. Y., & Jouy, E. (2013). What do we know about resistance to colistin in Enterobacteriaceae in avian and pig production in Europe?. International Journal of Antimicrobial Agents, 42(5), 379–383. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2013.06.012

Kim, S. H., & Jang, Y. S. (2014). Antigen targeting to M cells for enhancing the efficacy of mucosal vaccines. Experimental & Molecular Medicine, 46(3), e85. https://doi.org/10.1038/emm.2013.165

Luppi, A., Gibellini, M., Gin, T., Vangroenweghe, F., Vandenbroucke, V., Bauerfeind, R., Bonilauri, P., Labarque, G., & Hidalgo, Á. (2016). Prevalence of virulence factors in enterotoxigenic Escherichia coli isolated from pigs with post-weaning diarrhoea in Europe. Porcine Health Management, 2, 20. https://doi.org/10.1186/s40813-016-0039-9

Mahmood, T., & Yang, P. C. (2012). Western blot: technique, theory, and trouble shooting. North American Journal of Medical Sciences, 4(9), 429–434. https://doi.org/10.4103/1947-2714.100998

Mai, Q-G., Vo-Nguyen, H-V., Tran, T. L., & Tran-Van, H. (2022). All-in-One Molecular Cloning as a New Gene Manipulation Method. Journal of Applied Biotechnology Reports, 9(1), 511-515. https://doi.org/10.30491/jabr.2021.289097.1395

Morin, M., Turgeon, D., Jolette, J., Robinson, Y., Phaneuf, J. B., Sauvageau, R., Beauregard, M., Teuscher, E., Higgins, R., & Larivière, S. (1983). Neonatal diarrhea of pigs in Quebec: infectious causes of significant outbreaks. Canadian journal of comparative medicine : Revue Canadienne de Medecine Comparee, 47(1), 11–17.

Rhouma, M., Fairbrother, J. M., Beaudry, F., & Letellier, A. (2017). Post-weaning diarrhea in pigs: risk factors and non-colistin-based control strategies. Acta Vet Scand, 59(1), 31. https://doi.org/ 10.1186/s13028-017-0299-7

Tiels, P., Verdonck, F., Coddens, A., Ameloot, P., Goddeeris, B., & Cox, E. (2007). Monoclonal antibodies reveal a weak interaction between the F18 fimbrial adhesin FedF and the major subunit FedA. Veterinary Microbiology, 119(2-4), 115–120. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2006.08.032

Verdonck, F., Tiels, P., van Gog, K., Goddeeris, B. M., Lycke, N., Clements, J., & Cox, E. (2007). Mucosal immunization of piglets with purified F18 fimbriae does not protect against F18+ Escherichia coli infection. Veterinary Immunology and Immunopathology, 120(3-4), 69–79. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2007.06.018

Xia, P., Zou, Y., Wang, Y., Song, Y., Liu, W., Francis, D. H., & Zhu, G. (2015). Receptor for the F4 fimbriae of enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC). Applied Microbiology and Biotechnology, 99(12), 4953–4959. https://doi.org/10.1007/s00253-015-6643-9

Zhu, Q., & Berzofsky, J. A. (2013). Oral vaccines: directed safe passage to the front line of defense. Gut Microbes, 4(3), 246–252. https://doi.org/10.4161/gmic.24197