【摘 要】
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牛白血病病毒(Bovine leukemia virus,BLV)是世界范围内最常见的牛传染性病毒之一,可编码miRNA(BLV-miRNAs),有研究表明外源性miRNA可以通过食物摄取跨界调控动物基因,所以,BLV-miRNAs可能具有跨界调控人类淋巴细胞功能的风险。基于此,我们以BLV-miRNAs跨界调控的普适性为切入点,通过生物信息学手段分析并预测BLV miRNA跨界后可能调控的人源基
【基金项目】
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黑龙江省自然科学基金(YQ2019C014); 研究生创新科研项目(YJSCX2018-Y21);
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牛白血病病毒(Bovine leukemia virus,BLV)是世界范围内最常见的牛传染性病毒之一,可编码miRNA(BLV-miRNAs),有研究表明外源性miRNA可以通过食物摄取跨界调控动物基因,所以,BLV-miRNAs可能具有跨界调控人类淋巴细胞功能的风险。基于此,我们以BLV-miRNAs跨界调控的普适性为切入点,通过生物信息学手段分析并预测BLV miRNA跨界后可能调控的人源基因;选择转录丰度最高且与人白血病相关的miR-29a共享同一种子序列的BLV-miR-B4-3p作为研究对象,明确BLV-miR-B4-3p对人淋巴细胞基因表达的影响。首先使用mirbase网站对BLV-miRNA的成熟序列进行查询,通过miRanda软件对BLV编码的10种miRNA(BLV-miR-B1-3p,5p、BLV-miR-B2-3p,5P、BLV-miR-B3-3p,5p、BLV-miR-B4-3p,5p、BLV-miR-B5-3p,5p)进行靶基因预测,并选取每个BLV-miRNA评分前10的候选靶基因(去除重复基因后共88个)进行功能分析,对受到多个BLV-miRNA共同调控的候选靶基因使用RNAhybrid软件进行二次预测验证,并对其功能进行分析。通过qPCR确定BLV-miR-B4-3p mimics在不同时间点的转染效率;对转染不同浓度BLV-miRB4-3p mimics的淋巴细胞进行转录组测序,并对测序结果进行差异基因聚类、GO富集分析和KEGG富集分析,通过qPCR验证BLV-miR-B4-3p靶基因预测及转录组分析结果。最后分析BLV-miR-B4-3p对人淋巴细胞免疫相关细胞因子(Th1型细胞因子、Th2型细胞因子和增殖活化细胞因子)转录水平的影响。试验结果如下:BLV编码的10种miRNA经预测后分别获得1 630—16 383个靶基因不等。对评分前十的共计88个候选靶基因进行功能分析后发现,其中18个基因无相关功能报道;36个候选靶基因与肿瘤性疾病的发生发展存在相关性。2个候选靶基因可以对细胞周期起调控作用;16个候选靶基因参与细胞信号转导的调控;14个候选靶基因在细胞结构/骨架蛋白的形成中发挥作用;13个候选靶基因对细胞的增殖和凋亡起调节作用,2个候选靶基因对细胞分化起调节作用;16个候选靶基因对细胞的迁移/侵袭功能起调节作用,再次提示BLV-miRNAs与肿瘤性疾病可能存在更重要的关联性。可以被多个BLV-miRNAs共同靶向的候选靶基因均属于黏蛋白家族(MUC5B、MUC12和MUC16),且均可以在结肠中表达,对结肠黏膜形成产生影响。7个候选靶基因可能在乳腺细胞的分化、迁移、侵袭过程中发挥重要作用,提示BLV与人乳腺癌相关性的研究中,可以从BLV-miRNAs的角度深入探讨。BLV-miR-B4-3p的候选靶基因Ⅰ型胶原α1链基因(COL1A1)、断裂点簇集区(BCR)对人急性淋巴细胞白血病(ALL)具有调节作用。转录组测序分析结果显示,BLV-miR-B4-3p进入淋巴细胞后,共获得差异表达基因556个。GO富集和KEGG分析结果显示BLV-miR-B4-3p可以单独激活甲型流感病毒感染通路、麻疹感染通路、EB病毒感染通路、单纯疱疹病毒感染通路、代谢通路、toll样受体信号通路等信号通路,最终对机体的免疫系统进程、应激反应、对有机物的反应、防御反应、免疫应答等生物进程造成影响。BLV-miR-B4-3p进入淋巴细胞后,会导致淋巴细胞免疫功能异常,包括Th1型细胞因子中TNF-α的m RNA表达呈显著升高(P<0.05),Th2细胞因子中IL-10的m RNA表达呈显著下降(P<0.05),IL-27的mRNA表达呈显著上升(P<0.001),不影响淋巴细胞增殖活化相关调节因子的m RNA表达量,肿瘤抑制因子BRCA1、抗菌肽CAMP呈显著降低趋势(P<0.001),促凋亡因子Caspase9表达量呈显著下降趋势(P<0.05)。综上所述,BLV-miRNAs具有跨界调控人类细胞结构及肿瘤疾病相关基因表达的风险;BLV-miR-B4-3p可以激活人淋巴细胞中的多个病毒感染通路,并导致细胞因子转录异常,影响机体免疫功能。
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