여기서는 형질전환 Eimeria 기생충에서 외래 유전자의 통합 및 발현을 검증하는 표준화된 방법을 제시합니다. 유전체 및 단백질 수준 분석을 통합함으로써 이 워크플로우는 안정적인 유전자 삽입과 발현을 확인합니다. 이러한 접근법은 연구 및 백신 응용을 위한 형질전환 Eimeria 개발을 용이하게 합니다.
여기서는 형질전환 Eimeria 기생충에서 외래 유전자의 통합 및 발현을 검증하는 표준화된 방법을 제시합니다. 유전체 및 단백질 수준 분석을 통합함으로써 이 워크플로우는 안정적인 유전자 삽입과 발현을 확인합니다. 이러한 접근법은 연구 및 백신 응용을 위한 형질전환 Eimeria 개발을 용이하게 합니다.
형질전환 Eimeria 기생충의 검증은 안정적인 유전체 통합과 외인성 유전자 발현을 확인하는 데 필수적입니다. 이 프로토콜은 Eimeria tenella에서 형질전환유전자 삽입과 단백질 발현을 검증하는 포괄적인 워크플로우를 설명합니다. 절차는 포자가 형성된 난자에서 유전체 DNA 추출로 시작되며, 이후 표적 조각의 존재를 예비적으로 확인하기 위해 PCR 증폭을 진행합니다. 게놈 통합을 추가로 확인하기 위해 전체 게놈 재시퀀싱을 통해 삽입 부위를 식별하고 기생충 게놈 내 통합 구조의 안정성을 평가합니다. 단백질 발현은 이후 정제된 스포로조이트에서 추출한 용해액의 서부 블롯팅을 통해 표적 재조합 단백질을 검출할 수 있게 합니다. 또한, 감염된 숙주 세포를 이용한 간접 면역형광 분석법(IFA)을 통해 세포 내 위치 확인이 가능합니다. 이 검사들은 함께 형질전환 Eimeria 계통을 검증하는 견고하고 재현 가능한 틀을 제공합니다. 이 워크플로우는 유전체 통합 및 단백질 발현의 신뢰성 있는 확인을 가능하게 하여, 유전자 조작, 기능적 유전체학, 그리고 Eimeria 기생충을 표적으로 하는 백신 개발 등 후속 응용을 지원합니다.
Eimeria 종에 의해 발생하는 코시디오시스는 가금류에서 가장 경제적으로 중요한 기생충 질병 중 하나로, 체중 증가 감소, 사료 전환 불량, 그리고 매년 수십억 달러에 달하는 전 세계 재정적 손실을 초래합니다 1,2,3. 에이메리아 기생충의 유전자 조작은 기초 연구와 백신 개발에 강력한 도구가 되었습니다 4,5,6. 안정적인 형질전환은 형광 리포터나 보호 항원과 같은 외부 유전자의 통합 및 발현을 가능하게 하여, 기생충 발현의 실시간 시각화와 백신 후보 7,8,9의 표적 평가를 가능하게 합니다.
Duan 등의 이전 논문은 형질전환 기생충 의 핵 확산 및 생체 내 전파를 위한 표준화된 프로토콜을 제공하여 재조합 기생충 계통을 효율적으로 생성하고 풍부하게 하는 방법을 확립했다10. 그러나 현재로서는 형질전환유전자의 안정적인 유전체 통합 및 기능적 발현을 확인하는 통합 워크플로우는 존재하지 않습니다. 이러한 검증은 하위 생물학 연구나 백신 적용에 사용되는 형질전환 계통의 진위성, 안정성 및 재현성을 보장하는 데 매우 중요합니다.
본 논문은 감염성 점액낭병 바이러스(IBDV) VP2 항원(Et-VP2)을 발현하는 형질전환 E. tenella 계통을 모델11로 사용하여 Eimeria tenella에서 형질전환 통합 및 발현을 검증하는 완전한 단계별 프로토콜을 제시합니다. 발현 플라스미드 p5′AMic2linkerVP2m3′A는 VP2 유전자와 mCherry 리포터를 탑재하여 야생 E. tenella sporozoites(Et-WT)에 형질전환되었습니다. 붉은 형광 난포는 형광 활성화 세포 분류(FACS)를 통해 분리되어 코시디아가 없는 닭에서 연속적으로 전달되었습니다. 이 워크플로우는 유전체 DNA 추출, PCR 기반 예비 통합 분석, 삽입 부위 식별을 위한 전체 유전체 재염기서열, 단백질 발현을 검증하는 웨스턴 블롯팅, 그리고 재조합 단백질의 세포 내 위치를 시각화하는 간접 면역형광 분석법(IFA) 절차를 시연합니다. 이 방법들은 함께 변형 유전자 Eimeria 계통의 진위 여부를 재현 가능하고 포괄적인 틀로 제공하여 기능적 유전체학 연구와 백신 개발에 신뢰성 있게 활용할 수 있게 합니다.
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닭을 대상으로 한 모든 동물 실험은 중국농업대학교 기관동물 관리 및 이용위원회(승인 번호: CAU20160628-2)의 승인을 받았습니다. 모든 사육 및 실험 절차는 중국농업대학 기관 동물 관리 및 이용위원회의 지침에 따라 수행되었으며, 동물 관련 생의학 연구를 위한 국제 지침 원칙을 준수하였습니다. 본 연구에는 7일 된 수컷 특이적 병원체가 없는(SPF) 화이트 레그혼 닭이 사용되었습니다. 이 새들은 실험 기간 내내 표준 사육 조건 하에서 사료와 물을 자유롭게 공급받을 수 있도록 유지되었습니다. 시약과 사용된 장비는 재료표에 나열되어 있습니다.
1. Eimeria spp의 포자 난자에서 유전체 DNA 추출.
2. 기생충 게놈 내 Et-VP2 구조체의 존재를 PCR 검증
3. 형질전환 기생충 계통(Et-VP2) 재염기열 분석
4. 형질전환 에이메리아 단백질의 서부 블롯팅
5. 형질전환 Eimeria 세포내 간접 면역형광 분석법(IFA)
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유전체 PCR 분석은 형질전환 기생충에서 표적 조각의 존재를 확인한 반면, 야생형 대조군에서는 해당 밴드가 검출되지 않았습니다(그림 1A). 전체 게놈 재시퀀싱을 통해 선형성된 플라스미드가 기생충 게놈에 안정적으로 통합되어 있음을 보여주었으며, 연결 영역을 가로지르는 PCR 증폭으로 예측된 통합 부위가 검증되었습니다(그림 1B).
단백질 발현은 웨스턴 블로팅(Western blotting)으로 검증되었으며, 형질전환 균주에서 융합 단백질의 예상 분자량에 해당하는 뚜렷한 밴드가 발견되었습니다. 야생형 대조군에서는 신호가 관찰되지 않았습니다(그림 2).
간접 면역형광 분석은 형질전환 유전자를 발현하는 스포로조이트 내...
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이 프로토콜은 형질전환 E. tenella에서 유전체 통합, 단백질 발현, 세포 내 유전자 위치 확인을 위한 포괄적인 워크플로우를 확립합니다. 단일 분석에 의존하는 대신, 이 접근법은 유전체 및 단백질 수준의 증거를 결합하여 형질전환 유전자 삽입이 구조적으로 확인되고 기능적으로 발현되도록 보장합니다.
이 프로토콜의 여러 중요한 단계가 형질전환 혈통의 성공적인 검증에 큰 영향을 미칩니다. 이러한 단계들이 신중하게 최적화되지 않으면 기술적인 문제가 발생할 수 있습니다. 정제된 기생충 물질에서 추출한 고품질 유전체 DNA는 신뢰할 수 있는 PCR 증폭과 후속 시퀀싱 분석에 필수적입니다. 난자포의 교란이 부족하거나 숙주 세포 물질에 오염되면 DNA 품질이 저하되어 DNA 수율이 낮고 PCR 증폭이 약하거나 불안정해질 수 있습니다. 이러한 문제는 균질화 시간을 연장하거나 구슬 박동 강도를 높여 완화할 수 있습니다...
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저자들은 서로 상충하는 이해관계가 없다고 선언한다.
이 연구는 중국 국가 중점연구개발 프로그램(2023YFD1802400)의 지원을 받았습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 안티페이드 마운팅 미디엄 | MCE | HYK1042 | 형광 마운팅 미디엄으로 광퇴백 방지 |
| BSA (3%) | Beyotime | ST023 | IFA용 차단 버퍼 및 항체 희석 버퍼; 30분 동안 상온에서 차단 |
| 클로로포름:아이소아밀 알코올 (24:1) | Sigma | C0549 | 게놈 DNA 추출 중 잔류 페놀 제거용 시약 |
| 코시디아 없는 닭 | Boehringer-Ingelheim | SPF | 형질전환 주 생체 내 통과 및 증폭에 사용; 윤리위원회 승인(승인 번호: CAU20160628-2) |
| CTAB(세틸트리메틸암모늄 브로마이드) | Merck KGaA | H5882 | 게놈 DNA 추출 버퍼 성분; 배합: 3g CTAB + 12.27g NaCl + 15mL 1 mol/L Tris-HCl + 6mL 0.5 mol/L EDTA, 최종 용량 150mL로 ddH2O로 조정 |
| DE-52 셀룰로오스 | Solarbio | C8350 | 포자충 정제용 이온 교환 크로마토그래피 미디엄; NaOH, HCl, 증류수로 순차적으로 처리 후 글리신 용액으로 평형화 |
| ECL 기질 (용액 A + 용액 B) | thermofisher | 32106 | 화학 발광 검출 시약; 사용 전에 용액 A와 B를 동일 부피로 혼합 |
| FITC-결합 염소 항-마우스 IgG | Sigma | AP124F | IFA용 형광 2차 항체, 희석 비율 1:200 |
| 유리 비드 | Sigma | Z250473-1PAK | |
| 글리신 용액 | Sigma | 67419 | 크로마토그래피 칼럼의 평형화 및 용출 버퍼; 조성: 0.75g 글리신 + 7.9g NaCl을 500mL 증류수에 용해, pH 7.4-7.6로 조정, 오토클레이브 |
| Hoechst 33258 | Sigma | 94403 | 핵 염색 시약, 희석 비율 1:100; IFA 위치 확인에 사용 |
| HRP-결합 염소 항-마우스 IgG | Sigma | 12-349 | 웨스턴 블로팅용 2차 항체, 희석 비율 1:2000 |
| Illumina NovaSeq 시퀀싱 플랫폼 | Personalbio Biotechnology Co., Ltd. (상해, 중국) | 차세대 시퀀싱 플랫폼; 페어드 엔드 시퀀싱 (150 bp 판독 길이), 시퀀싱 깊이 100×, ≥6 GB 원시 데이터 생성 (Q20>90%) | |
| 저속 원심분리기 | BEIJING ERA BEILI CENTRIFUGE | DT5-2 | |
| 마우스 단일클론 항-플래그 항체 | Sigma | F1804 | 1차 항체, 희석 비율 1:200; 플래그 태그 융합 단백질 IFA 탐지에 사용 |
| 마우스 단일클론 항-GAPDH 항체 | Sigma | G8795 | 1차 항체, 희석 비율 1:2000; 웨스턴 블로팅 로딩 컨트롤로 사용 |
| 무지방 우유 (5%) | Beyotime | P0216 | 웨스턴 블로팅용 차단 버퍼; 1시간 동안 상온 또는 1박 동안 4°C에서 차단 |
| 파라포르말데하이드 (4%) | Merck KGaA | 30525 | 세포 고정 용액; 30분 동안 상온에서 고정 |
| PBS | Solarbio | P1010 | |
| 페니실린-스트렙토마이신 (100×) | Yeasen | 60162ES76 | 세포 배양용 항생제; 미생물 오염 억제 |
| Percoll (DG 그라데이션 스톡) | GE Healthcare | 17-0891-09 | |
| 페놀:클로로포름:아이소아밀 알코올 (25:24:1) | Merck KGaA | 77617 | 게놈 DNA 추출 중 단백질 제거용 시약 |
| 단백질 로딩 버퍼 (6×) | Beyotime | P0015F | 단백질 전기영동 로딩 버퍼; 조성: 100 mM Tris (pH 6.8), 4% SDS, 2 mM EDTA, 2% 글리세롤, 6 M 우레아; 사용 전에 50 μL 2 M DTT와 50 μL 5% 브로모페놀 블루를 혼합 |
| 단백질분해효소 K | Merck KGaA | 39450-01-6 | 200 mg을 10 mL ddH2O에 용해, 게�� |
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