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      一種P蛋白突變構(gòu)建的基因VII型新城疫病毒弱毒株的制作方法

      文檔序號:11505899閱讀:423來源:國知局
      一種P蛋白突變構(gòu)建的基因VII型新城疫病毒弱毒株的制造方法與工藝

      本發(fā)明屬于疫苗病毒株構(gòu)建技術(shù)領域,具體涉及一種p蛋白突變構(gòu)建的基因vii型新城疫病毒弱毒株。

      技術(shù)背景

      新城疫是由新城疫病毒引起的一種急性烈性傳染病,對養(yǎng)禽業(yè)的危害極大,曾經(jīng)被國際獸疫局(oie)列為a類病。nd于1926年首先被發(fā)現(xiàn)于印度尼西亞爪哇,同年發(fā)現(xiàn)于英國的紐卡斯爾城,此后迅速向世界各地傳播。目前nd已在世界范圍內(nèi)發(fā)生了四次大流行,并且宿主范圍不斷擴大。

      劉秀梵等對1985‐2003年分離自江蘇浙江地區(qū)的29株新城疫病毒進行序列分析,結(jié)果顯示有17株屬于基因vii型,其中10株分離自發(fā)病鵝群。劉華雷等對2005年分離自中國大陸地區(qū)的83株新城疫病毒進行分析顯示,其中64株屬于基因vii型。lien等對2003‐2006年間分離自臺灣地區(qū)的20株新城疫病毒均為基因vii型。此外同階段中國周邊的韓國和日本流行的ndv也大都為基因vii型。我們對本實驗室近年分離的部分ndv毒株也進行了測序分析,結(jié)果顯示,70%以上的毒株為基因vii型。由此看出,基因vii型新城疫病毒在中國禽群中廣泛流行,是目前的絕對優(yōu)勢基因型。

      當前市場上對新城疫病毒的防控主要使用iv系疫苗株lasota、clone30和ii系疫苗株b1等基因ii型的毒株,它們雖然可以提供一定的免疫保護,但是不能完全阻止新城疫病毒的傳播、擴散,特別是基因vii型新城疫病毒的流行給養(yǎng)殖業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失。由于流行的基因vii型新城疫病毒都是強毒,因此大多數(shù)毒株不適合作為疫苗株使用,除非是自然弱毒株或是基因工程手段人工致弱的毒株。獲得弱毒株是生產(chǎn)疫苗的關(guān)鍵。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的目的是提供一種p蛋白突變構(gòu)建的基因vii型新城疫病毒弱毒株,能用于制備基因vii型新城疫病毒疫苗,從而彌補現(xiàn)有技術(shù)中缺少弱毒株的缺陷。

      本發(fā)明所提供的弱毒株,是將vii型新城疫病毒的p蛋白的237位和240位的氨基酸分別突變?yōu)樘K氨酸t(yī)和異亮氨酸i。

      所述的弱毒株,其一種構(gòu)建方法是通過反向遺傳操作方法來構(gòu)建的,其包括如下的步驟:

      構(gòu)建表達t7rna聚合酶的細胞系、

      所述的細胞系,是將表達t7rna聚合酶的基因與載體pci‐neo連接后轉(zhuǎn)染df1細胞獲得的;

      提供基因vii型新城疫病毒ndv拯救過程中需要的三個輔助重組質(zhì)粒和一個全基因組重組載體,三個輔助重組質(zhì)粒分別包含ndv的np蛋白、p蛋白和l蛋白基因;其中p蛋白的237位和240位的氨基酸分別為t和i;

      將三個輔助重組質(zhì)粒和一個全基因組重組載體轉(zhuǎn)入到表達t7rna聚合酶的細胞系中,培養(yǎng)獲得基因vii型新城疫病毒弱毒株。

      作為優(yōu)選,所述的弱毒株為基因vii型新城疫病毒rsl‐p株,其于2017年3月20日保藏于中國武漢、武漢大學的中國典型培養(yǎng)物保藏中心,保藏編號為cctccno:v201710;

      本發(fā)明所提供的弱毒株用于制備疫苗。

      本發(fā)明構(gòu)建的基因vii型新城疫病毒弱毒株制備的疫苗均能誘導產(chǎn)生較高的中和抗體,能抵抗強毒力基因vii型新城疫病毒的侵害,有廣闊的應用前景。

      附圖說明

      圖1:新城疫f基因片段pcr鑒定圖;

      圖2:ndv毒株(wf株、sl株)基于f基因片段的系統(tǒng)發(fā)生樹;

      圖3:新城疫9個基因片段pcr鑒定結(jié)果圖;

      圖4:全基因組分段構(gòu)建pcr鑒定結(jié)果圖;

      圖5:np、p、l輔助質(zhì)粒酶切鑒定圖。

      具體實施方式

      本發(fā)明通過對臨床分離的兩株基因vii型ndv進行研究,發(fā)現(xiàn)一株為中等偏弱毒力毒株(wf株),一株為強毒株(sl株);通過對它們的基因組測序,并與ncbi公布的基因vii型ndv的p基因進行大量比對,發(fā)現(xiàn)wf株在p蛋白的第237位和第240位氨基酸與其它毒株不同,推測其可能與新城疫的毒力有關(guān)。按照wf株的p蛋白的序列對sl株的p基因進行改造,結(jié)果獲得了一株高度致弱的基因vii型新城疫疫苗侯選株。分別研究wf株和改造后的sl株的生物學特性,并分別做成滅活苗免疫動物后,能提供很好的免疫保護效果;從而促成了本發(fā)明。

      下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。

      實施例1基因vii型ndv野毒株的篩選及序列分析

      從臨床發(fā)病雞中分離到兩株疑似ndv毒株,接種雞胚收取尿囊液,測定ha效價。根據(jù)ncbi公布的ndv的f基因序列設計引物,鑒定新城疫毒株。上游引物:ndvf‐f:atgggctccaaaccttctaccag;下游引物:ndvf‐r:aaactgctgcatcttcccaaccg。

      取收取的尿囊液250ul按常規(guī)方法提取rna,反轉(zhuǎn)錄。以ndvf‐f/ndvf‐r為引物擴增f基因的部分片段,片段大小約500bp。核酸電泳后,切取陽性條帶,回收,連接t載體測序。取f基因47nt‐420nt之間的序列繪制基因進化樹,分析分離毒株的基因型。用于試驗分析的毒株genbank登錄號為:1‐2(ay935499)、1‐2(ay935500)、18719‐03(gq288385)、b1(nc_002617)、hb92(ay225110)、herts(ay741404)、italien(eu293914)、js‐07(fj766527)、lasota(af077761)、na‐1(dq659677)、paramyxovirus‐1(aj880277)、zj1(af431744)、mukteswar(ef201805)。

      結(jié)果顯示,兩株分離毒株為新城疫病毒,f基因裂解位點的氨基酸序列均為112r-r-q-k-r-f117,符合強毒株的特征,進一步的基因進化分析顯示它們?yōu)榛騰ii型毒株。ha效價測定顯示,兩株病毒雞胚尿囊液的效價分別穩(wěn)定在29和27‐28。分離的ndv毒株分別命名為wf株和sl株。其中基因vii型新城疫病毒弱毒株wf株,其于2017年3月7日保藏于中國武漢、武漢大學的中國典型培養(yǎng)物保藏中心,保藏編號為cctccno:v201708。

      實施例2新城疫sl株和wf株mdt、icpi的測定

      mdt是指最小致死量所能使雞胚死亡的平均時間,mdt低于60h為強毒力ndv毒株;mdt值在60h‐90h之間為中等毒力毒株;mdt大于90h的為弱毒株。用無菌生理鹽水將新鮮收獲的含毒尿囊液作10倍系列稀釋,取10‐6、10‐7、10‐8和10‐94個稀釋度,分別接種10日齡雞胚,每個稀釋度接種5枚,每胚尿囊腔內(nèi)注射0.1ml。每天上午和下午各照胚一次,記錄每一雞胚的死亡時間,連續(xù)觀察7日。(結(jié)果見表1)mdt計算公式為:

      icpi是指1日齡雛雞腦內(nèi)致病指數(shù)。取1日齡spf雛雞15只,各腦內(nèi)注射10‐1稀釋的新鮮含毒尿囊液0.05ml。另取5只以同樣方法注射相同劑量的無菌生理鹽水各0.05ml作為對照。接種后,每日在相應接種的時間觀察,記錄雛雞的情況,分正常(活動靈活,行動無共濟失調(diào)現(xiàn)象)、發(fā)病(包括麻痹、臥地不起,但不包括只表現(xiàn)遲鈍的雞)和死亡。

      觀察8日,計算正常、發(fā)病、死亡雞的總數(shù),根據(jù)不同的權(quán)值(正常為0,發(fā)病為1,死亡為2)累計總分數(shù)。

      icpi為累計總分除以正常、發(fā)病和死亡動物的累計總數(shù)的平均值(結(jié)果見表1)。

      表1:wf株和sl株mdt、icpi的測定

      上述結(jié)果顯示,sl株符合強毒株的特征,與f基因裂解位點的強毒株特性一致;而wf株的f基因裂解位點雖然也符合強毒株的特征,但表1結(jié)果表明wf株屬于中等偏弱毒株,證明新城疫的毒力不僅僅與f蛋白有關(guān),推測可能還與其它蛋白如p蛋白等有關(guān)。

      實施例3:新城疫wf株、sl株全基因組序列的測定

      為了確定是否p蛋白也產(chǎn)生了變異,根據(jù)ncbi公布的ndv基因序列,設計9對引物,相鄰擴增片段之間有部分核酸序列相互重疊。引物由上海生工生物工程有限公司合成,序列見表2。

      表2擴增ndvsl株全基因組的引物序列

      常規(guī)方法提取病毒rna,反轉(zhuǎn)錄,上述引物進行pcr擴增,連接pmd19‐t載體測序,測的的序列在ncbi網(wǎng)站比對,用lasergene軟件拼接,獲得wf株和sl株全基因序列。

      結(jié)果顯示,wf株和sl株基因組全長15192bp,與lasota等毒株相比,在第1646‐1647位堿基之間都有多余的6個堿基,符合基因vii型新城疫毒株的特性。

      進一步將wf株和sl株的p基因與ncbi公布的其它基因vii型新城疫病毒的p基因進行比對發(fā)現(xiàn),wf株p蛋白(其氨基酸序列為seqidno:1)的第237位和第240位氨基酸與其它毒株有差異,其它毒株包括sl株p蛋白第237位和240位的氨基酸均為k/r和k,而wf株分別為t和i。

      實施例4:基因vii型新城疫病毒致弱株的構(gòu)建

      通過反向遺傳操作技術(shù)驗證wf株p蛋白的變異是否就是導致wf株成為弱毒株的原因所在。反向遺傳操作技術(shù)一般是指通過構(gòu)建病毒的基因組cdna克隆,在培養(yǎng)細胞或/和易感宿主中重新“復活”病毒,通過基因插入或缺失等方法修飾病毒的基因組序列,以此來進行病毒的功能基因組研究和新型疫苗的研制。本實施例的ndv的拯救過程是將構(gòu)建的全基因組cdna克隆(轉(zhuǎn)錄載體)和分別含np、p和l基因的輔助質(zhì)粒(表達載體)共轉(zhuǎn)染細胞,在輔助質(zhì)粒提供有關(guān)酶的作用下,cdna克隆進行轉(zhuǎn)錄和各基因的表達,最終組裝成有感染性的病毒粒子,然后通過接種雞胚來大量擴增病毒而獲得拯救的ndv。拯救出的ndv基因組最終來源于cdna克隆。

      下面對具體的步驟進行描述。

      1)表達t7rna聚合酶的細胞系的構(gòu)建

      挑取大腸桿菌bl21單個克隆,試管搖菌,取400ul菌液,13000rpm/min離心10分鐘,去上清;用超純水重懸后離心,去上清;用100ul的超純水重懸,煮沸10min,冰浴10min;離心,取上清作為dna模板。根據(jù)ncbi公布的bl21菌株t7rna聚合酶基因序列,設計引物:t7‐f:5'ctgctcgagccaccatgaacacgattaacatcgctaagaacgac3',t7‐r:5'ctgtctagattacgcgaacgcgaagtccgactctaagatgt,上游引物含xhoi酶切位點,下游引物含xbai酶切位點。以制備的dna作為模板進行pcr擴增,擴增片段大小約2.6kb。

      取5ulpcr產(chǎn)物進行核酸電泳鑒定,若條帶正確,將剩余的pcr產(chǎn)物用核酸純化試劑盒進行純化。純化產(chǎn)物與真核表達載體pci‐neo一起進行xbai/xhoi雙酶切反應?;厥贞栃詶l帶,用t4dnaligase進行連接。轉(zhuǎn)化,質(zhì)粒的小量提取,酶切鑒定等按常規(guī)方法進行。陽性質(zhì)粒送上海生工生物工程有限公司測序,獲得重組質(zhì)粒pci‐t7。

      用含10%胎牛血清的dmem培養(yǎng)基培養(yǎng)df1細胞,均勻接種于60mm的dish培養(yǎng)皿,待細胞長至70%‐90%時轉(zhuǎn)染。取2ug的pci‐t7重組質(zhì)粒,按磷酸鈣轉(zhuǎn)染試劑盒說明書的要求轉(zhuǎn)染df1細胞。轉(zhuǎn)染后4h換成新鮮的不含g418的生長培養(yǎng)基,24h后換成含400ng/mlg418的生長培養(yǎng)基。初次傳代換成含600ng/mlg418的生長培養(yǎng)基,以后傳代逐漸提高g418的濃度,直至g418的濃度達到1mg/ml。細胞連續(xù)傳代20代,提取rna,用dna酶處理后反轉(zhuǎn)錄,用引物t7‐f/t7‐r擴增,鑒定t7rna聚合酶的表達情況。

      經(jīng)鑒定,構(gòu)建的細胞系可穩(wěn)定傳代,并且轉(zhuǎn)染獲得的t7rna聚合酶基因可持續(xù)表達。將構(gòu)建的穩(wěn)定表達t7rna聚合酶的細胞系命名為df1‐t7。

      2)sl株全長cdna克隆載體的構(gòu)建

      根據(jù)測得的sl株全基因組序列,用oligo7軟件分析其酶切位點。,將全基因組分成7段,分段連接到經(jīng)過改造的載體pbrt上。其中,將p基因中第710位和719位堿基突變改造后再進行連接,構(gòu)建的全長cdna克隆載體命名為pbrt-ndv-p,測序正確后,保存?zhèn)溆?。在?gòu)建的pbrt-ndv-p載體基礎上,將第3段中f基因代表強毒株特性的堿性氨基酸裂解位點突變?yōu)榈椭虏⌒蕴卣鞯男蛄?,?gòu)建的全長cdna克隆載體命名為pbrt-ndv,測序正確后,保存?zhèn)溆?。引物由上海生工生物工程有限公司合成,引物序列見?。其中cl2‐t1/cl2‐t2/cl2‐t3/cl2‐t4為f基因突變引物,cl2‐2f/cl2‐t5/cl2‐t6/cl2‐2r為p基因突變引物。

      表3:ndv全基因組載體構(gòu)建用引物序列

      3)輔助質(zhì)粒的構(gòu)建

      分別在sl株np、p和l基因的上下游引入酶切位點,pcr擴增后酶切,連接經(jīng)相同內(nèi)切酶處理過的pci‐neo載體,測序后保存,分別命名為pci‐np、pci‐p和pci‐l。所用引物由上海生工生物工程有限公司合成,引物序列見表4。

      表4:ndv輔助質(zhì)粒構(gòu)建用引物序列

      4)病毒拯救

      df1‐t7細胞接種于35mm六孔板內(nèi)生長至70%‐80%單層時,將轉(zhuǎn)錄質(zhì)粒pbrt‐ndv‐p及輔助質(zhì)粒pci‐np、pci‐p和pci‐l分別以5ug、2.5ug、1.25ug、1.25ug的比例,共轉(zhuǎn)染df1‐t7細胞系,采用磷酸鈣轉(zhuǎn)染試劑盒,操作按試劑盒說明書進行。同時,將轉(zhuǎn)錄質(zhì)粒pbrt‐ndv與上述輔助質(zhì)粒按相同的量和方法共轉(zhuǎn)染df1‐t7細胞系。轉(zhuǎn)染3‐5天后,收獲培養(yǎng)物上清接種9‐11日齡的spf雞胚尿囊腔,培養(yǎng)3‐5天,取雞胚尿囊液測ha效價。收獲ha試驗結(jié)果陽性尿囊液,分裝后‐70℃凍存。

      將拯救的僅p基因改造的毒株命名為rsl‐p株,基因vii型新城疫病毒rsl‐p株,其于2017年3月20日保藏于中國武漢、武漢大學的中國典型培養(yǎng)物保藏中心,保藏編號為cctccno:v201710;

      將拯救的p和f基因共同改造的毒株命名為rsl株;基因vii型新城疫病毒rsl株,其于2017年3月20日保藏于中國武漢、武漢大學的中國典型培養(yǎng)物保藏中心,保藏編號為cctccno:v201709;

      轉(zhuǎn)染液接胚4天后收獲尿囊液,血凝(ha)試驗陽性,雞胚效價在26‐28之間。收獲的尿囊液1:1000‐1:10000稀釋,繼續(xù)接胚,0.1ml/枚,4‐5天后收胚;繼續(xù)傳代至第15代。分別取rsl‐p株和rsl株原代、第5代、第10代和第15代病毒尿囊液提取rna,pcr擴增突變的序列位點(p基因和p/f基因)并測序,鑒定結(jié)果與預期的結(jié)果一致。表明病毒拯救成功,且傳代穩(wěn)定,改造的位點沒有再次發(fā)生回復突變。

      實施例5、新拯救病毒(rsl‐p株和rsl株)的雞胚平均致死時間(mdt)

      用無菌生理鹽水將新收獲的含毒尿囊液作10倍系列稀釋,取10‐7、10‐8、10‐93個稀釋度,分別接種10日齡雞胚,每個稀釋度接種5個雞胚,每胚尿囊腔內(nèi)注射0.1ml,每天在接種的相同時間照蛋1次,記錄每一雞胚的死亡時間,并測定ha活性。連續(xù)觀察7日,接種雞胚全部死亡的最高稀釋度即為最小致死量。

      結(jié)果顯示,rsl‐p株的mdt值為108h,rsl株的mdt值為128h,具體結(jié)果見表5。

      表5:rsl‐p株、rsl株雞胚平均致死時間(mdt)的測定

      實施例6、rsl‐p株、rsl株腦內(nèi)致病指數(shù)的測定(icpi)

      取1日齡spf雛雞10只,各腦內(nèi)注射10‐1稀釋的新鮮含毒尿囊液0.05ml。另取5只以同樣方法注射稀釋病毒用的生理鹽水各0.05ml。

      接種后,每日在相應接種時間觀察,記錄雛雞的情況,分正常、發(fā)病和死亡。觀察8日,計算正常、發(fā)病、死亡雞的總數(shù),根據(jù)不同的權(quán)值(正常為0,發(fā)病為1,死亡為2)累計總分數(shù)。icpi為累計總分除以正常、發(fā)病和死亡雞的累計總數(shù)的平均值。

      結(jié)果顯示,rsl‐p株的icpi值為0.9,rsl株的icpi為0.35,具體結(jié)果見表6。

      表6:rsl‐p株、rsl株icpi的測定

      實施例7、rsl‐p株、rsl株靜脈致病指數(shù)的測定(ivpi)

      取6周齡spf雞10只,各靜脈接種10‐1稀釋的含毒尿囊液0.1ml,另取5只接種生理鹽水作對照。每日在接種的相應時間觀察,記錄接種雞情況,分正常、發(fā)病、麻痹和死亡。

      觀察10日后,累計正常、發(fā)病、麻痹和死亡動物數(shù),根據(jù)不同權(quán)值(正常為0,發(fā)病為1,麻痹為2,死亡為3)累計總分數(shù)。ivpi為累計總分除以正常、發(fā)病和死亡動物的累計總數(shù)。

      結(jié)果顯示,rsl‐p株、rsl株的ivpi值均為0,具體結(jié)果見表7。

      結(jié)合兩株拯救毒株mdt、icpi和ivpi值的測定結(jié)果分析,rsl‐p株的毒力較野生株sl株的毒力已經(jīng)大幅下降,說明p基因的兩個位點確實影響著sl株的毒力,而通過p基因和f基因聯(lián)合改造獲得的rsl株毒力完全下降,完全符合低毒力毒株的特性,作為疫苗候選株能更加保證疫苗使用的安全性。

      表7:rsl‐p株、rsl株ivpi的測定

      實施例8、wf株、rsl‐p株和rsl株病毒的滅活及滅活后的穩(wěn)定性試驗

      通過上述一系列驗證發(fā)現(xiàn),wf株和rsl‐p株、rsl株在生物安全性上均有保證,均有作為疫苗侯選株的潛力。

      將收獲的wf株、rsl‐p株、rsl株新鮮病毒尿囊液(eid50為109.5/0.1ml)中,加入終濃度為0.1%的甲醛溶液,37℃滅活24h,置于4℃保存。分別于滅活后0h、24h、48h、7天、15天、1個月測定ha效價,測定滅活病毒的穩(wěn)定性,結(jié)果見表8。另取滅活后的原液,接種10日齡spf雞胚10枚,0.1ml/枚,37℃培養(yǎng)120h,收胚測效價,檢驗滅活徹底性。

      結(jié)果顯示,滅活后的病毒較為穩(wěn)定,放置一段時間后,ha效價沒有顯著下降。并且滅活較為徹底,滅活后的抗原原液接種雞胚沒有死亡,ha效價全部陰性。

      表8:滅活后抗原h(huán)a效價

      實施例9、wf株、rsl-p株、rsl株油佐劑滅活疫苗的制備及安全性試驗、無菌檢驗

      滅活后的病毒原液,按常規(guī)方法制備油佐劑滅活疫苗。每組滅活苗分別用7日齡spf雞10只,每只頸部皮下注射疫苗1.0ml,同時各設對照5只,在相同的條件下飼養(yǎng),連續(xù)觀察14日,記錄試驗雞采食、飲水及臨床情況。結(jié)果顯示,免疫后疫苗吸收效果良好,免疫雞沒有出現(xiàn)任何局部和全身的不良反應,雞的狀態(tài)完全正常。

      取制備的wf株、rsl-p株、rsl株油佐劑疫苗,按2010年版《中國獸藥典》附錄進行無菌檢驗,結(jié)果符合標準,沒有細菌污染。

      實施例10、wf株、rsl-p株、rsl株油佐劑滅活疫苗的免疫效果評價

      21日齡spf雞50只,隨機分為五組,一組為陰性對照組,一組為wf株疫苗免疫組,一組為rsl-p株疫苗免疫組,一組為rsl株疫苗免疫組,另一組為lasota株免疫組。免疫組每只頸部皮下注射疫苗0.2ml,對照組免疫相同劑量的pbs,免疫組與對照組隔離飼養(yǎng)。分別于免后21天、28天采血,分離血清,測定抗體。28天采血后,用臨床分離的基因vii型野毒株強毒wh株攻毒,每只雞肌肉注射106eid50,隔離器飼養(yǎng),觀察14天,每天記錄雞的發(fā)病和死亡情況;攻毒后第3天,采集四組免疫組雞的喉拭子和泄殖腔拭子接胚,檢測排毒情況。

      結(jié)果顯示,免疫組免疫21天后均可產(chǎn)生較高水平抗體,28天抗體水平更高,結(jié)果見表9所示。攻毒后,免疫組沒有出現(xiàn)任何死亡,而5天后陰性對照組雞全部死亡。排毒情況顯示,免疫wf株、rsl-p株、rsl株疫苗的動物沒有出現(xiàn)排毒,而lasota株仍有排毒現(xiàn)象,見表10和表11所示。

      表9:免疫后抗體效價測定

      表10:免疫效力實驗結(jié)果

      表11:攻毒后第3天病毒分離結(jié)果

      綜上所述,本發(fā)明所構(gòu)建的弱毒株,通過將它們做成疫苗免疫動物后發(fā)現(xiàn),均能誘導產(chǎn)生較高的中和抗體,能抵抗強毒力基因vii型新城疫病毒的侵害,有廣闊的應用前景。

      sequencelisting

      <110>山東信得科技股份有限公司

      <120>一種p蛋白突變構(gòu)建的基因vii型新城疫病毒弱毒株

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