Cloning and Expression of Com1 and OmpH Genes of Coxiella burnetii in Periplasmic Compartment of Escherichia coli with the Aim of Recombinant Subunit Vaccine Production

Document Type : Original Articles


1 Department of pathobiology, Faculty of Veterinary Medicine, Lorestan University, Khorramabad, Iran

2 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

3 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Lorestan University, Khorramabad, Iran


Coxiella burnetiiis an obligate and gram-negative bacteria causing query fever (Q fever) disease, despite the importance of Q fever, there is no universal vaccine against this disease. Therefore, application of the recombinant subunit vaccines which use Com1 and OmpH as immunogenic proteins can be useful in this regard. To perform the current project, Com1 and OmpH genes were amplified by polymerase chain reaction (PCR) method, then, the PCR products were purified by DNA precipitation technique. In order to clone, first, both genes along with the pET-22b(+) vector were digested by NcoI and XhoI enzymes and then, Com1 and OmpH genes were ligated in linear vectors by T4 DNA ligase. The recombinant vectors were transformed in BL21 (DE3) strain of Escherichia coli and expression was induced by 1 mM Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside. Expression of Com1 and OmpH was investigated using 12% Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis. Finally, both proteins were purified by Ni-NTA columns and consequently confirmed by western blotting. The results of assessing 1% agarose gel showed that PCR amplification, DNA precipitation, and digestion of both genes were successfully performed.Theresults of colony PCRs and sequencing revealed that Com1 and OmpH were correctly cloned in pET-22b(+) vector. Finally, the results of expression, purification, and western blotting of both proteins showed thatBL21 (DE3) strain of Escherichia colicould be able to express Com1 and OmpH proteins. Based on the collected data, it seems that Escherichia coli as an affordable and simple host can be applied to express Com1 and OmpH genes. It should be mentioned that products of the present project can be examined as recombinant subunit vaccines against Q fever.


Main Subjects

Article Title [French]

Clonage et expression des gènes Com1 et OmpH de Coxiella burnetii dans l’espace périplasmique d'Escherichia coli afin de produire des vaccins à base de sous-unités recombinants

Abstract [French]

Coxiella burnetii est une bactérie obligatoire et à Gram négatif qui provoque la fièvre Q (ou coxiellose). Malgré l’importance de la fièvre Q, il n’existe pas de vaccin universel contre cette maladie. Il serait donc utile de développer des vaccins à base de sous-unités recombinants utilisant Com1 et OmpH comme protéines immunogènes. Dans ce but, les gènes de Com1 et OmpH ont été amplifiés par PCR, puis les produits de PCR ont été purifiés par la technique de précipitation d’ADN. Pour le clonage, tout d'abord, les deux gènes ainsi que le vecteur pET-22b (+) ont été digérés par les enzymes NcoI et Xhol, puis Com1 et OmpH ont été ligaturés dans des vecteurs linéaires par l'ADN ligase T4. Les vecteurs recombinants ont été transformés dans la souche BL21 (DE3) d'Escherichia coli et l'expression a été incitée par l'isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside. L'expression de Com1 et OmpH a été vérifiée par électrophorèse sur gel de polyacrylamide en présence de dodécylsulfate de sodium. Enfin, la purification des deux protéines a été effectuées par des colonnes Ni-NTA et a été ensuite confirmées par Western blot. L'évaluation des résultats sur gel d'agarose à 1% a révélé qu'une amplification PCR, la précipitation de l'ADN et la digestion des deux gènes ont été effectuées avec succès. Les résultats des PCR des colonies et le séquençage a révélé que Com1 et OmpH étaient correctement clonés dans pET-22b (+). Enfin, les résultats d’expression, de purification et de Western blot des deux protéines ont montré que la souche BL21 (DE3) d’Escherichia coli exprimait correctement les protéines Com1 et OmpH. Au vu des résultats, il semble qu'Escherichia coli représente une hôte abordable et simple d’application pour exprimer les gènes Com1 et OmpH. Il convient de mentionner que les produits issus de ce projet peuvent potentiellement rentrer dans la composition de vaccins à base de sous-unités recombinants contre la fièvre Q.

Keywords [French]

  • Coxiella burnetii
  • Com1
  • ompH
  • E. coli
  • vaccin à sous-unités
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