中国媒介生物学及控制杂志  2016, Vol. 27 Issue (5): 481-483

扩展功能

文章信息

尹小平, 王安东, 田延河, 梁臻, 巴特, 张江国
YIN Xiao-ping, WANG An-dong, TIAN Yan-he, LIANG Zhen, BA Te, ZHANG Jiang-guo
阿拉山口口岸地区多房棘球蚴线粒体NADH脱氢酶亚基1基因序列分析
Analysis of the mitochondria gene NADH dehydrogenase 1 in Echinococcus multilocularis at Alataw pass, China-Kazakhstan
中国媒介生物学及控制杂志, 2016, 27(5): 481-483
Chin J Vector Biol & Control, 2016, 27(5): 481-483
10.11853/j.issn.1003.8280.2016.05.015

文章历史

收稿日期: 2016-04-22
网络出版时间: 2016-08-11
阿拉山口口岸地区多房棘球蚴线粒体NADH脱氢酶亚基1基因序列分析
尹小平1, 王安东1,2, 田延河1, 梁臻1, 巴特1, 张江国1     
1 阿拉山口出入境检验检疫局, 新疆 博乐 833418;
2 新疆石河子大学动物科技学院, 新疆 石河子 832000
摘要: 目的 分析阿拉山口口岸多房棘球蚴线粒体NADH脱氢酶亚基1(ND1)基因序列。 方法 使用ND1基因Cest引物对2014年捕获鼠类进行多房棘球蚴初筛,对阳性样品扩增ND1基因全长序列,利用Blast分析序列同源性、Mega 6.0软件构建分子遗传进化树,使用DNAStar软件分析其跨膜结构、信号肽、B细胞抗原表位等。 结果 阿拉山口口岸1.57%的野鼠感染多房棘球蚴,其线粒体 ND1基因全长894 bp,编码297个氨基酸,与日本的多房棘球蚴AB018440和AB720065同源性最高,为100%。结论 阿拉山口口岸地区野鼠存在多房棘球蚴感染,其序列信息为该地区多房棘球蚴的科学监控提供依据。
关键词: 多房棘球蚴     线粒体     NADH脱氢酶亚基1     基因     阿拉山口口岸    
Analysis of the mitochondria gene NADH dehydrogenase 1 in Echinococcus multilocularis at Alataw pass, China-Kazakhstan
YIN Xiao-ping1, WANG An-dong1,2, TIAN Yan-he1, LIANG Zhen1, BA Te1, ZHANG Jiang-guo1     
1 Alashankou Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Bole 833418, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China;
2 College of Animal Science and Technology, Shihezi University
Abstract: Objective In order to analyze the NADH dehydrogenase subunit 1 (ND1) gene of Echinococcus multilocularis from the wild rodents at Alataw pass, China-Kazakhstan. Methods The ND1 genes of E. multilocularis were amplified by PCR. The sequence was determined by Blast and phylogenetic analysis by Mega 6.0. The transmembrane domain (TM), signal peptide and B cell epitope of the ND1 genes of E. multilocularis were predicted and analyzed by DNAStar. Results The positive rate of E. multilocularis was 1.57%. The results showed that the ND1 genes of E. multilocularis had a length of 894 bp, encoding 297 amino acids. E. multilocularis were 100% closely related to the E. multilocularis AB018440 and AB720065. Conclusion The E. multilocularis can infect wild rodents at Alataw pass. The sequence information of E. multilocularis provides a basis for the scientific monitoring.
Key words: Echinococcus multilocularis     Mitochondria     NADH dehydrogenase subunit 1     Gene     Alataw pass    

阿拉山口口岸是我国西部地区唯一具有铁路、公路的国家一类口岸[1]。该区域小型哺乳动物物种丰富,达5目9科15属19种[2]。多房棘球蚴(Echinococcus multilocularis)成虫主要寄生于狐、狼、犬和猫等动物,中间宿主多为啮齿动物,主要流行于北半球的高纬度地区[3-4]。2004-2008年新疆地区共报道包虫病2 895 例,其中囊型包虫病占90%以上,同时北疆的绵羊包虫病感染率高于南疆和东疆[5-6]。随着“一带一路”经济带的快速发展,频繁的贸易往来增加了鼠类等媒介生物的跨境传播。本研究对阿拉山口口岸地区多房棘球蚴线粒体NADH脱氢酶亚基1(NADH dehydrogenase subunit 1,ND1)基因序列进行分析,为其监控提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 材料

鼠类样本于2014年采自阿拉山口城区(6只)、郊区(21只)及野外区(164只)三大区域,共4属7种191只。

1.2 试剂

总DNA提取试剂盒(DNeasy® Blood & Tissue Kit,QIAGEN);Taq DNA聚合酶、dNTP、T-载克隆试剂盒(pMDTM19-T Vector Cloning Kit)均购自TaKaRa公司;琼脂糖凝胶回收试剂盒、质粒小提试剂盒,购自北京TIANGEN生物工程有限公司;其他试剂均为分析纯。

1.3 方法 1.3.1 样品DNA制备

对鼠标本逐只解剖,用肉眼察看脏器病变情况,剪取包囊约25 mg,用磷酸盐缓冲液(PBS)冲洗3次,按照总DNA提取试剂盒说明书提取基因组DNA,产物于-20 ℃保存备用。

1.3.2 分子鉴定 1.3.2.1 PCR引物设计

多房棘球蚴PCR引物参照文献[7]序列,ND1基因全长序列参考杨俊萍等[3]报道,经拼接后得到全长基因,引物序列见表 1

表 1 PCR引物序列 Table 1 Primers of ND1 gene sequences
1.3.2.2 PCR扩增

反应体系50 μl,其中dNTP(2.5 mmol/L)4 μl、10×PCR Buffer 5 μl、Taq DNA聚合酶(5 U/μl)0.2 μl、引物各1 μl、模板1 μl、ddH2O补至50 μl混匀。扩增参数:95 ℃预变性3 min;95 ℃30 s、55 ℃ 45 s、72 ℃ 1 min,35个循环;延伸72 ℃ 5 min。取6 μl PCR扩增产物和2 μl Loading Buffer混合液,于1.5%琼脂糖(含GenGreen核酸染料)凝胶中100 V电泳45 min,置凝胶成像仪中观察结果。

1.3.2.3 胶回收、克隆和测序

利用胶回收试剂盒将目标片段PCR产物进行纯化回收,将其与pMD19-T Vector进行连接,转化JM109大肠埃希菌。挑取阳性克隆菌落接入少量LB培养基(Amp+,100 mg/ml)中,150 r/min,37 ℃振荡培养过夜。参照质粒提取试剂盒说明提取质粒,送至北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司进行测序。

1.3.2.4 序列分析

将测序结果在GenBank进行Blast同源性分析,使用Mega 6.0软件构建分子遗传进化树,并对所得氨基酸序列进行跨膜结构、信号肽、B细胞抗原表位及二级结构、三级结构预测分析。

2 结果 2.1 剖检结果

剖检查看191只鼠样本,其中有3只大沙鼠(Rhombomys opimus)携带包囊,携带率为1.57%(3/191)。包囊形状大小不等,呈乳白、灰白色的圆形、椭圆形串珠样结节。

2.2 PCR扩增情况

PCR扩增多房棘球蚴ND1基因显示,Cest引物在395 bp处出现特异性条带;EM731和EM631引物分别在731 bp和631 bp位置出现特异性条带,见图 1

图 1 多房棘球蚴ND1基因PCR扩增结果 Figure 1 The products of PCR of the ND1 gene from the E. multilocularis
2.3 序列分析

Blast分析表明,Cest引物序列与GenBank中多房棘球蚴(AB720065)同源性达100%;分子遗传进化树显示,与多房棘球蚴(AB720065、AB621800、EU704124、EU704123和AB018440)聚为一支,见图 2a。引物EM731和EM631扩增所得序列经拼接可得到全长为894 bp的ND1基因片段。Blast分析显示,与日本的多房棘球蚴(AB018440)同源性为100%;分子进化树显示与多房棘球蚴(EU704123和AB018440)聚为一支(图 2b)。

图 2 基于Cest引物(a)和多房棘球蚴ND1基因(b)遗传进化树 Figure 2 Phylogenetic tree of Cest primer and ND1 gene
2.4 生物信息学结果

阿拉山口口岸多房棘球蚴ND1基因全长894 bp,编码297个氨基酸,蛋白理论分子质量为7.6×103,理论等电点5.31。氨基酸序列信号肽分析显示此蛋白无信号肽(图 3)。二级结构预测显示该蛋白以α-螺旋(占二级结构的51.18%)结构为主,β-折叠74个(占二级结构的24.92%),无规则卷曲47个(占二级结构的15.82%)(图 4)。

图 3 多房棘球蚴ND1基因蛋白信号肽预测结果 Figure 3 Signal peptide prediction of ND1 gene protein of E. multilocularis
图 4 多房棘球蚴ND1基因蛋白3D结构 Figure 4 3D structure analysis of ND1 gene protein of E. multilocularis
3 讨论

新疆地区为棘球蚴病的重灾区,对其进行预防控制尤为重要。目前,OIE将PCR方法作为多房棘球蚴的确诊方法[8]。此次研究使用OIE推荐的多房棘球蚴ND1基因Cest引物,成功地检测到多房棘球蚴,为阿拉山口口岸出入境动物棘球蚴等病原体的快速检测提供了依据,对提高口岸疾病监测能力具有重要意义。

大沙鼠种群是中哈边境地区的优势种,通过分子生物学检测发现大沙鼠携带多房棘球蚴,与前期研究一致[9]。大沙鼠主要分布在阿拉山口口岸野外区,一旦大沙鼠扩散到城区,将会对人畜的健康造成严重威胁。因此,相关部门应加强对口岸城区鼠类监测和灭鼠工作。同时,大沙鼠携带多房棘球蚴是长期存在于阿拉山口还是随交通工具、货物和迁徙传入我国,值得关注。

不同的分子结构特征对于研究多房棘球蚴的作用方式具有重要意义[10]。生物信息学结果显示,多房棘球蚴ND1基因蛋白无信号肽,二级结构以α-螺旋为主,并预测其3D结构。了解阿拉山口地区ND1基因蛋白的部分功能特性,对该病的致病机制、诊断和防控具有重要的现实意义。

近年来我国口岸在入境国际交通工具、集装箱和货物中发现并捕获大量输入性医学媒介生物[11]。有害生物借助交通工具、货物传入的风险增大。因此,应加强与哈萨克斯坦相关部门的合作,开展多房棘球蚴的检测工作,采取相应的措施科学防控其传播。

参考文献
[1] 徐军, 莫善明, 张江国. 阿拉山口口岸动植物物种资源与检疫[M]. 北京: 中国质检出版社, 2015 : 6 -9.
[2] 尹小平, 李东, 张杰, 等. 阿拉山口口岸地区小型哺乳动物区系调查及输入种动态分析[J]. 地方病通报,2008,23 (3) :34–36.
[3] 杨俊萍, 郭书林, 陈信忠, 等. 多房棘球蚴线粒体NADH脱氢酶1基因分析及PCR检测方法[J]. 国际医学寄生虫病杂志,2012,39 (3) :155–158.
[4] 汪明. 兽医寄生虫学[M].3版. 北京: 中国农业出版社, 2003 : 104 -124.
[5] 李晓军, 王文明, 赵莉, 等. 新疆包虫病流行现状与防控对策[J]. 草食家畜,2012, (4) :47–52.
[6] 努斯来提, 马力克, 祖力胡马尔. 新疆部分县市的人畜共患棘球蚴病(包虫病)感染情况与对策[J]. 新疆畜牧业,2011, (6) :45–46.
[7] 世界动物卫生组织. 陆生动物诊断试验和疫苗手册(哺乳动物、禽鸟与蜜蜂)[M]. 农业部兽医局,中国动物卫生与流行病学中心,译. 北京:中国农业出版社,2008:175-189.
[8] 肖云霞. 阿拉山口鼠棘球蚴病本底调查及媒介生物性传染病风险分析系统的建立[D]. 石河子:石河子大学,2015.
[9] 尹小平, 田延河, 骄娃, 等. 中哈边境口岸地区野生动物感染多房棘球蚴的流行病学调查[J]. 中国媒介生物学及控制杂志,2013,24 (4) :366.
[10] 彭叶龙, 乔军, 孟庆玲, 等. 单增李斯特菌hfq基因的克隆及分子特征分析[J]. 生物技术,2014,24 (4) :1–4.
[11] 李俊成, 李德昕, 聂维忠, 等. 中国口岸输入性医学媒介生物防控体系的建立[J]. 检验检疫学刊,2012,22 (2) :1–5.