羊口疮病毒感染影响宿主细胞circRNAs、mRNAs和miRNAs表达的研究

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羊口疮病毒(Orfvirus,ORFV)是一种线性DNA双链病毒,主要感染山羊和绵羊,给全球的畜牧业带来巨大的经济损失。目前对ORFV的研究主要集中在其毒力基因的功能分析,通过高通量测序技术研究ORFV与宿主细胞的互作机制的报道非常有限,而且环状RNA(circular RNA,circRNA)在其中的应用尚属空白。CircRNAs、messenger RNAs(mRNAs)和microRNAs(miRNAs)在病毒感染过程中均扮演着重要的角色。因此,本文对ORFV感染的山羊皮肤成纤维细胞(Goat skin fibroblast cells,GSF cells)进行了 circRNA、mRNA 和 miRNA 测序,对差异表达的 circRNAs、mRNAs和miRNAs进行系统的分析,期待为ORFV的致病机制和ORFV与宿主细胞的互作机制提供新的线索。主要研究内容及其发现如下:1.建立了 ORFV感染GSF细胞的细胞模型,为下一步进行circRNA、mRNA和miRNA的表达研究奠定基础。2.首次将circRNA测序应用到ORFV与宿主细胞的互作机制研究,ORFV感染GSF细胞6 h,在未感染组(GSF)和感染组(OV)分别鉴定到9979和10844个circRNAs,且98%以上为外显子circRNA;获得了 151个差异表达的circRNAs,其中59个表达上调,92个表达下调;对差异表达的circRNA的亲本基因进行了 GO和KEGG富集分析,发现18个circRNAs潜在的参与细胞对ORFV的免疫应答;挑选了 9个差异表达的circRNAs进行qRT-PCR验证,结果表明,circRNA 1001,circRNA1684和circRN3127表达下调,circRNA 7880表达上调;在此基础上成功构建了 circRNA-miRNA 调控网络。3.在ORFV感染GSF细胞18 h、30 h进行转录组测序,在18h.p.ivsGSF,619个基因表达上调,110个基因表达下调;在30h.p.ivsGSF,3205个基因表达上调,755个基因表达下调;在30h.p.ivs18h.p.i,1418个基因表达上调,258个基因表达下调;GO富集分析表明,差异表达基因主要参与细胞凋亡、细胞周期、免疫应答、炎症应答和抵抗病毒感染等生物学过程;KEGG富集分析表明,差异表达基因主要参与细胞周期、TNF信号通路、p53信号通路、Toll样受体信号通路、NF-κB信号通路、PI3K-Akt信号通路和凋亡等。4.在 ORFV 感染 GSF 细胞 18 h、30 h 进行 miRNA 测序,在 18h.p.ivsGSF,98个miRNAs表达上调,42个miRNAs表达下调;在30h.p.ivsGSF,154个miRNAs表达上调,67个miRNAs表达下调;在30h.p.ivs18h.p.i有48个miRNAs表达上调,37个 miRNAs 表达下调;在 18h.p.ivsGSF,30h.p.ivsGSF 和 30h.p.ivs18h.p.i 三个比较组中差异表达miRNA的靶基因共同富集在Wnt信号通路、MAPK信号通路、NF-κB信号通路和TNF信号通路等。这预示着差异表达的miRNA参与宿主细胞对ORFV的免疫应答。5.挑选30h.p.ivsGSF、18h.p.ivsGSF共同差异表达的7个miRNAs(TPM>50)进行qRT-PCR验证,其中cfa-let-7aR+2的上调倍数最大;它共有14个靶基因(FPKM>10);转染 cfa-let-7aR+2 mimic 48 h 后,发现 cfa-let-7aR+2 可显著下调TEX261,B3GAT3,RNF7,TGFBR3,THBS1 和 TIMM1 7B 的 mRNA 表达水平;转染 cfa-let-7aR+2 mimic 48 h 后,Western blot 证明 cfa-let-7aR+2 显著下调 THBS1 蛋白表达水平;双荧光素酶报告基因实验证明,与转染NC 22对照mimic相比,cfa-let-7aR+2可直接靶向野生型pmirGLO-WT-THBS1-3’UTR,抑制萤火虫荧光素活性。由于THBS1具有诱导细胞凋亡的功能,我们推测ORFV感染GSF细胞后,诱导cfa-let-7aR+2 表达上调,cfa-let-7aR+2 直接靶向 THBS1-3’UTR 下调 THBS1 的 mRNA和蛋白表达水平,从而抑制细胞凋亡,有利于ORFV在细胞内的复制。
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