甲型流感病毒感染A549细胞环状RNA表达谱与hsa_circ_0070421功能的初步研究

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环状RNA(Circular RNA,circRNA)是一种两端闭合的环形非编码RNA分子,少数可编码蛋白质,是一类具有重要生物学功能的调控型RNA,其在病毒感染过程中也发挥重要功能。甲型流感病毒(Influenza A Virus,IAV)属于正黏病毒科单股负链RNA病毒,是具有高度传染性的人畜共患病病原体。IAV能够在鸟类和哺乳动物等多种动物中持续传播,对人类、家畜和野生动物的健康构成严重威胁。但目前对circRNA在流感病毒方面的研究还相对较少。本研究旨在探究甲型流感病毒感染对A549细胞内circRNA表达模式的影响,并就hsa_circ_0070421在IAV感染中的功能进行了初步研究。首先,应用基因芯片技术获得了IAV感染前后A549细胞circRNA表达谱。筛选出差异显著表达的circRNA,预测差异Top10的circRNA的mi RNA的靶基因,并对靶基因进行GO(Gene Ontology)富集分析和KEGG通路分析。结果显示IAV感染A549细胞前后,共有373个circRNA表达差异显著,即207个表达上调和166表达下调。GO分析表明,差异circRNA的潜在生物学功能主要分布在转录调控、细胞代谢的正向调控、RNA聚合酶Ⅱ转录因子活性、细胞间信号传递、神经系统发育等;KEGG通路分析显示,表达差异circRNA潜在相关信号通路主要分布在信号传递相关、癌症、趋化因子、细胞增殖和凋亡、MAPK等相关信号通路。通过对随机选出5个差异表达显著circRNA进行了q PCR验证,结果与芯片数据一致。其次,为了探究表达显著上调circRNA之一的hsa_circ_0070421与IAV感染的关系,我们进行了以下实验:(1)hsa_circ_0070421的成环情况进行鉴定。(2)检测了IAV感染不同条件下A549细胞内hsa_circ_0070421的表达情况,结果显示hsa_circ_0070421与病毒感染时间和感染剂量呈显著正相关,说明hsa_circ_0070421的表达与IAV感染关系密切。(3)在选取的5种不同器官和组织来源细胞系内均可检测到hsa_circ_0070421的表达,表明hsa_circ_0070421是一个广泛存在的circRNA。(4)在Polyinosinic:polycytidylic acid(poly I:C)、细菌脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)、顺铂(cisplatin)和血清饥饿处理后的A549细胞中分别检测hsa_circ_0070421的表达水平,结果表明hsa_circ_0070421的表达增加与poly I:C的刺激明显相关,而与LPS、cisplatin以及血清饥饿处理关系不大,说明hsa_circ_0070421表达上调是宿主细胞应答IAV复制的结果。(5)使用不同信号通路抑制剂的实验证实hsa_circ_0070421的表达是IAV感染所致JAK-STAT信号通路激活的产物。最后,为了明确hsa_circ_0070421在IAV感染中所扮演的角色,在A549细胞中对hsa_circ_0070421进行过表达和敲低并检测后续指标变化,结果表明hsa_circ_0070421过表达抑制了病毒复制,并且促进了IAV感染诱导的干扰素刺激应答元件(Interferon Stimulated Response Element,ISRE)荧光素酶报告基因活性和Ifnb1 m RNA的表达;反之,hsa_circ_0070421的敲低促进了IAV复制并抑制了病毒感染诱导的ISRE活性以及Ifnb1 m RNA的表达,说明hsa_circ_0070421可以正调控I型干扰素相关的抗病毒天然免疫应答,并抑制IAV的复制。综上所述,本研究揭示了circRNA的表达与IAV感染的联系,证实了hsa_circ_0070421是一个具有正调控I型干扰素天然免疫应答功能的宿主抗IAV因子。
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