鸭肠炎病毒CHv株感染DEF的miRNA表达谱构建及其调控功能初探

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鸭肠炎病毒(Duck enteritis virus,DEV)属于疱疹病毒科(Herpesvirales)、α-疱疹病毒亚科(Alphaherpesvirinae)、马立克病毒属(Mardivirus)。可引起鸭、鹅等水禽发生急性、热性、致死性传染病,严重危害世界各国水禽养殖业的发展。与其它疱疹病毒相比,DEV编码的microRNA(miRNA)的研究起步较晚,目前仅停留在测序鉴定阶段,而在DEV感染宿主细胞过程中miRNA的调控角色仍未见报道。本文通过分析DEV强毒株CHv(DEV CHv)感染鸭胚成纤维细胞(Duck Embryo Fibroblast,DEF)后引起的细胞和病毒miRNA表达谱变化,以期找到miRNA对病毒感染的调控关系。为进一步研究miRNA对DEV复制、免疫及持续感染的调控作用奠定基础。主要研究内容如下:应用高通量测序技术,在DEV CHv感染和未感染的DEF细胞样品中分别得到11,462,557和11,836,099条高质量的小RNA(sRNA)。RNAhybrid和PITA生物学软件预测分析,获得了DEV CHv编码的39条成熟miRNAs分子,其中31条为miRBase数据库中收录,8条为新预测的病毒编码miRNA,并通过stem-loop RT-q PCR方法得以证实。获得的DEV CHv编码39条miRNAs分子中,仅有13条miRNAs分子序列和22条miRNAs“种子序列”与DEV弱毒株VAC编码的miRNA具有同源性。与大多数α-疱疹病毒miRNA通常成簇编码在基因组的重复序列及邻近区域不同的是,DEV CHv编码的39条miRNAs则像β-疱疹病毒一样散在分布于整个病毒基因组中。生物信息学软件预测显示,有38条病毒miRNAs靶向41个病毒基因,有39条病毒miRNAs靶向4703个宿主基因。DEV CHv立即早期基因ICP4、US1和UL54也分别被多条病毒miRNAs所靶向。根据预测结果,我们选取病毒dev-miR-D8-3p及其靶基因US1作为研究对象。双荧光素酶报告试验证实了dev-miR-D8-3p能靶向病毒立即早期基因US1的3’-UTR区域,但后续的免疫印迹试验表明体外过表达dev-miR-D8-3p的模拟物,再感染DEV CHv后并未明显抑制US1的蛋白表达水平。选取鸡和斑胸草雀作为参考物种,共获得598条宿主miRNAs,其中有386条miRNAs在感染组和未感染组两个样品中共表达。病毒感染后有38条miRNAs出现差异表达,13条显著上调,25条显著下调。生物学软件预测发现,有36条差异表达miRNAs能靶向40个病毒基因,36条差异表达的miRNAs能靶向3939个宿主基因。GO富集分析显示,靶向的宿主基因主要参与细胞的先天性免疫、新陈代谢及细胞自噬与凋亡等生物过程。选取10条差异表达的宿主miRNAs作为研究对象,在DEF细胞中过表达相应的miRNA模拟物或抑制剂后接种DEV CHv病毒,试验结果显示这10条差异表达的宿主miRNAs对DEV CHv的复制没有显著影响。高通量测序结果显示,在DEV CHv感染的DEF细胞中,miR-30a-5p表达显著下调,而自噬相关基因Beclin-1的表达则显著上调。测序结果通过荧光定量PCR方法得到证实。生物信息学软件预测Beclin-1是miR-30a-5p的靶基因。双荧光素酶报告系统试验证实miR-30a-5p可以结合靶基因Beclin-1的3’-UTR。利用蛋白质免疫印迹试验(Western Blot)、细胞增殖检测试验(MTT)、病毒半数组织细胞感染量试验(TCID50)和病毒DNA拷贝数检测试验,发现在DEF细胞中过表达miR-30a-5p,自噬相关蛋白Beclin-1的表达水平显著下调,自噬蛋白标志分子LC3-II/LC3-I的比率显著降低,p62蛋白表达水平则显著上调,导致DEF细胞自噬活性降低,最终抑制DEV CHv病毒的复制。而转染miR-30a-5p抑制剂使Beclin-1蛋白的表达上调,导致DEF细胞自噬活性增加,结果促进DEV CHv的复制。综上所述,本研究首次构建了DEV强毒株CHv感染天然靶细胞DEF后病毒和宿主的miRNA表达谱,分别获得39条病毒miRNAs和598条宿主miRNAs,本论文分析了病毒miRNA的保守性,并对其功能进行了初步的预测与验证。同时验证了差异表达的宿主miRNA对病毒感染的调控关系。此外,本研究还阐明了miR-30a-5p可通过调控Beclin-1蛋白相关联的自噬通路来影响病毒的复制。这些发现为进一步从miRNA水平探索DEV与宿主的相互作用关系奠定了基础。
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