Lnc-PIILA介导DDX41调控猪肠道先天免疫的作用机制研究

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hsxy8848
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肠道先天免疫系统通过模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)识别病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMP)产生先天免疫应答,释放细胞因子,维持肠道稳态。因此,解析猪肠道先天免疫相关分子机制,从分子水平挖掘我国地方品种的优良特性,自主培育抗病抗逆性强的新品种,对我国从“养猪大国”向“育种强国”迈进尤为重要。课题组前期研究发现,马身猪中特异性高表达的Lnc-34015(本文已命名为Lnc-PIILA)与DDX41蛋白靶向结合。干扰Lnc-PIIA抑制猪小肠上皮细胞系(IPEC-J2)的增殖,下调DDX41蛋白的表达。DDX41蛋白是激活NF-κB和IRF-3信号通路的上游关键分子,NF-κB和IRF-3信号通路在调控先天免疫应答中发挥重要作用。由此推测:Lnc-PIILA通过介导DDX41激活NF-κB和IRF-3信号通路促进猪肠道先天免疫应答。本研究首先体外过表达Lnc-PIILA,采用CCK-8、Edu、划痕、qPCR、western blot、RNA-seq技术,分析Lnc-PIILA对IPEC-J2细胞增殖的影响;通过干扰/过表达Lnc-PIILA研究Lnc-PIILA对细胞因子、DDX41、及NF-κB和IRF-3信号通路关键分子(STING、IKKα和TBK1)的影响;干扰DDX41验证其与Lnc-PIILA之间的调控关系;使用poly(dA:dT)和c-di-AMP构建细胞炎症模型,通过FISH和IF分析Lnc-PIILA和DDX41的共定位;通过接种过表达Lnc-PIILA的IPEC-J2细胞构建裸鼠异种移植模型,采用ELISA,IHC和FISH对结节形成进行评价;最后通过猪饥饿应激、冷应激及猪腹泻样本从不同表型分析Lnc-PIILA在猪应激过程中的作用。结果表明:1、过表达Lnc-PIILA促进IPEC-J2细胞的增殖和迁移构建Lnc-PIILA慢病毒过表达载体,转染IPEC-J2细胞,过表达效率达4,500倍以上。过表达Lnc-PIILA显著促进IPEC-J2细胞的增殖与迁移(p<0.05),显著促进与细胞增殖相关基因Mki-67(p<0.05)、CDK1(p<0.001)、PCNA(p<0.001)及蛋白 PCNA(p<0.01)的表达。对过表达Lnc-PIILA的IPEC-J2细胞转录组测序分析,共获得82条差异表达的 mRNAs(differentially expressed mRNA,DEmRNAs)。GO 和 KEGG 富集分析表明,这些DEmRNAs大多参与细胞代谢,调控细胞周期、激活免疫应答等。2、Lnc-PIILA介导DDX41促进IPEC-J2细胞先天免疫应答本研究正反验证了 Lnc-PIILA对细胞因子(TNF-α、IL-6、IFN-α和IFN-β)、DDX41、及NF-κB和IRF-3信号通路关键分子(STING、IKKα和TBK1)的表达具有显著地正调控作用(p<0.05)。干扰DDX41极显著抑制Lnc-PIILA的表达(p<0.01)。catRAPID在线网站预测DDX41的1-200 aa和400-622 aa上存在较强的Lnc-PIILA结合位点。3、Lnc-PIILA在poly(dA:dT)和c-di-AMP诱导的细胞炎症模型中高表达本研究成功构建poly(dA:dT)和c-di-AMP诱导的细胞炎症模型,在该炎症模型下,Lnc-PIILA(p<0.01)与 DDX41(p<0.05)显著高表达。Lnc-PIILA具有感知胞浆 dsDNA和细菌第二信使的能力,当dsDNA病毒或细菌入侵细胞时,过表达Lnc-PIILA促进与先天免疫相关的细胞因子的表达,干扰Lnc-PIILA则抑制与先天免疫相关的细胞因子的表达。4、过表达Lnc-PIILA促进细胞在裸小鼠体内增殖与先天免疫应答本研究成功构建了过表达Lnc-PIILA的IPEC-J2细胞裸小鼠皮下异种移植模型。与对照组相比,过表达组异种移植结节更大更重(p<0.05);结节中Lnc-PIILA、DDX41、STING、TBK1、IKKα表达上调;血清中炎性因子的表达极显著上调(p<0.01)。5、Lnc-PIILA在猪应激样本中高表达在猪饥饿样本中,随着饥饿时间的增加,Lnc-PIILA的表达量逐渐增高,至饥饿72 h时,Lnc-PIILA的表达量最高,是对照组的3倍(p<0.01)。在猪冷应激样本中,冷应激猪回肠中Lnc-PIILA的表达量约为健康对照组猪的2倍(p<0.01)。在仔猪腹泻样本中,腹泻仔猪回肠中Lnc-PIILA的表达量约为健康对照组猪的30倍(p<0.001)。综上所述,本研究确证了 Lnc-PIILA通过介导DDX41激活NF-κB和IRF-3信号通路促进猪肠道先天免疫应答,并将Lnc-34015命名为与先天免疫相关的LncRNA(Promote innate-immunity’s LncRNA,Lnc-PIILA),NCBI 登录号为 MK515147.1。
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