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狂犬病(Rabies)是由狂犬病毒(Rabies virus,RABV)引起的一种人兽共患病。据世界卫生组织(WHO)统计全球每年大概有59,000人死于狂犬病,我国为狂犬病高发国家之一。狂犬病毒主要感染宿主的中枢神经系统(CNS),一旦发病死亡率接近100%,目前仍未有有效的治疗手段,所以狂犬病仍然是威胁人类健康的一个重要疾病。然而对于RABV的致病机制,尤其是如何逃逸宿主免疫反应的机制仍不明晰。因此研究狂犬病的致病机制仍然十分重要,可以为狂犬病的有效防控提供理论基础。
近些年有研究表明长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)在宿主抵抗病毒感染过程中起到极为关键的作用,因此本研究以RABV为研究对象通过深度RNA测序(RNA-seq)寻找神经元中对RABV有抵抗作用的宿主lncRNA。
首先用RABV的野毒株DRV-AH08(DRV)和实验室减弱毒株CVS-B2c(B2c)通过颅内注射的方式进行病毒感染。在感染后第6天当这两种病毒在小鼠脑组织内达到基本相当的病毒载量时采集小鼠的鼠脑组织分别进行RNA-seq并对RABV诱导产生的差异表达lncRNA进行分析。同时以小鼠神经元细胞系N2a细胞为感染靶标细胞用实验室减弱毒株CVS-B2c进行感染。在RABV感染N2a细胞后进行RNA-seq,通过对RNA-seq的结果分析发现与未感染组相比感染组一共有1434条差异表达的lncRNA。在这些差异表达的lncRNA中找到了一条在感染RABV后显著上调并且在过表达后对RABV有显著抑制作用的lncRNA,命名为lncRNAEDAL(EZH2 degradation associated lncRNA)。
EDAL在感染RABV后显著上调表达,并且只有RABV的病毒基因组RNA才能诱导产生,属于干扰素(Interferon,IFN)非依赖性的诱导表达。在过表达EDAL后不论在神经元细胞还是小鼠体内均有显著抑制RABV的功能。通过免疫印迹实验(Western Blot)、RNApull-down实验及RIP-qPCR实验证明EDAL可以特异性的与表观调控原件EZH2(Enhancer of zest homolog 2,EZH2)结合,并且二者的结合会导致EZH2通过溶酶体途径降解,从而使组蛋白修饰标志H3K27me3显著下调。利用RNA二级结构预测将EDAL划分为多个结构域,通过对EDAL的截短表达发现EDAL发挥抗病毒功能的结构域在5’端的第98-153nt,并且这一段RNA可以作为独立的抗病毒元件。在证实了EDAL的功能区后继续探索了EDAL诱导EZH2降解的机制。通过对与EZH2稳定性相关的关键磷酸化和O-GlcNAcylation修饰位点的突变后发现在EZH2的T309位苏氨基酸突变后会解除EDAL诱导EZH2降解的现象。利用RNA-蛋白质复合体三维结构预测软件成功将EDAL关键区域与EZH2蛋白互作位点预测出来,并通过点突变以及RNApull-down实验证实了二者间互作位点的准确性。通过对预测结构的研究发现EDAL的125-142nt与EZH2互作并可能会遮掩T309位点从而影响其O-GlcNAcylation。通过O-GlcNAcylation检测实验证实了EDAL确实会影响EZH2T309位点O-GlcNAcylation从而导致EZH2通过溶酶体降解。
EZH2作为甲基转移酶其主要功能为进行组蛋白H3K27me3修饰从而达到沉默一些基因表达的目的,为了找到EDAL调控表达的抗病毒基因在N2a细胞中过表达EDAL后进行了RNA-seq,并且利用H3K27me3的抗体进行了ChIP-seq实验。在过表达EDAL后显著上调并且带有H3K27me3修饰的基因作为下游研究的重点靶标。在筛选了这样的基因后发现在过表达PCP4L1后能够显著抑制RABV的增殖。PCP4L1作为一个全新的抗病毒蛋白之前从未有报道过其抗病毒功能,而PCP4L1抑制病毒增殖的具体机制还有待进一步的研究。
近些年有研究表明长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lncRNA)在宿主抵抗病毒感染过程中起到极为关键的作用,因此本研究以RABV为研究对象通过深度RNA测序(RNA-seq)寻找神经元中对RABV有抵抗作用的宿主lncRNA。
首先用RABV的野毒株DRV-AH08(DRV)和实验室减弱毒株CVS-B2c(B2c)通过颅内注射的方式进行病毒感染。在感染后第6天当这两种病毒在小鼠脑组织内达到基本相当的病毒载量时采集小鼠的鼠脑组织分别进行RNA-seq并对RABV诱导产生的差异表达lncRNA进行分析。同时以小鼠神经元细胞系N2a细胞为感染靶标细胞用实验室减弱毒株CVS-B2c进行感染。在RABV感染N2a细胞后进行RNA-seq,通过对RNA-seq的结果分析发现与未感染组相比感染组一共有1434条差异表达的lncRNA。在这些差异表达的lncRNA中找到了一条在感染RABV后显著上调并且在过表达后对RABV有显著抑制作用的lncRNA,命名为lncRNAEDAL(EZH2 degradation associated lncRNA)。
EDAL在感染RABV后显著上调表达,并且只有RABV的病毒基因组RNA才能诱导产生,属于干扰素(Interferon,IFN)非依赖性的诱导表达。在过表达EDAL后不论在神经元细胞还是小鼠体内均有显著抑制RABV的功能。通过免疫印迹实验(Western Blot)、RNApull-down实验及RIP-qPCR实验证明EDAL可以特异性的与表观调控原件EZH2(Enhancer of zest homolog 2,EZH2)结合,并且二者的结合会导致EZH2通过溶酶体途径降解,从而使组蛋白修饰标志H3K27me3显著下调。利用RNA二级结构预测将EDAL划分为多个结构域,通过对EDAL的截短表达发现EDAL发挥抗病毒功能的结构域在5’端的第98-153nt,并且这一段RNA可以作为独立的抗病毒元件。在证实了EDAL的功能区后继续探索了EDAL诱导EZH2降解的机制。通过对与EZH2稳定性相关的关键磷酸化和O-GlcNAcylation修饰位点的突变后发现在EZH2的T309位苏氨基酸突变后会解除EDAL诱导EZH2降解的现象。利用RNA-蛋白质复合体三维结构预测软件成功将EDAL关键区域与EZH2蛋白互作位点预测出来,并通过点突变以及RNApull-down实验证实了二者间互作位点的准确性。通过对预测结构的研究发现EDAL的125-142nt与EZH2互作并可能会遮掩T309位点从而影响其O-GlcNAcylation。通过O-GlcNAcylation检测实验证实了EDAL确实会影响EZH2T309位点O-GlcNAcylation从而导致EZH2通过溶酶体降解。
EZH2作为甲基转移酶其主要功能为进行组蛋白H3K27me3修饰从而达到沉默一些基因表达的目的,为了找到EDAL调控表达的抗病毒基因在N2a细胞中过表达EDAL后进行了RNA-seq,并且利用H3K27me3的抗体进行了ChIP-seq实验。在过表达EDAL后显著上调并且带有H3K27me3修饰的基因作为下游研究的重点靶标。在筛选了这样的基因后发现在过表达PCP4L1后能够显著抑制RABV的增殖。PCP4L1作为一个全新的抗病毒蛋白之前从未有报道过其抗病毒功能,而PCP4L1抑制病毒增殖的具体机制还有待进一步的研究。