参与调控牛病毒性腹泻病毒感染宿主细胞关键microRNA的筛选与靶基因鉴定

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牛病毒性腹泻病毒(BVDV)是一种有囊膜的单链RNA病毒,属于瘟病毒属黄病毒科。BVDV在牛中引起许多疾病,包括腹泻,粘膜病,持续感染,出血综合征以及生殖和呼吸疾病,导致养牛业的巨大经济损失。对于该病目前尚无有效的治疗方法,因此加强对本病的研究就显得尤为重要。MicroRNAs(miRNAs)是一类小的非编码RNA,其与多个靶mRNA的3’非编码区(UTR)中的互补序列结合;尽管miRNA的序列短小,但其在信号转导途径中起重要作用。现有越来越多的研究结果均表明miRNA与病毒感染密切相关,从miRNA方向研究BVDV调控宿主的机制可为BVDV的防控提供理论依据。本试验以MDBK和家兔为宿主,通过设计炎症反应关键酶COX-2和炎症因子如IL-8、MIP-3α、GRO-α的特异性引物,分别从MDBK、家兔脾脏组织和小肠上皮组织中分别扩增目的片段,建立实时荧光相对定量PCR方法检测感染前后COX-2和IL-8、MIP-3α、GRO-αmRNA的相对表达变化。结果表明在BVDV感染MDBK细胞后,COX-2和IL-8、GRO-αmRNA表达量均显著高于未感染前(P<0.01);当BVDV感染家兔后的小肠和脾细胞后,COX-2和IL-8、GRO-α表达量均显著高于未感染前(P<0.05);但只有在脾细胞中,MIP-3αmRNA表达量显著高于未感染前(P<0.01)。说明BVDV感染宿主的过程中可引起COX-2和IL-8、GRO-α基因表达量的升高,推测MIP-3α在脾脏中抗BVDV感染过程中发挥着重要的作用。本试验利用100TCID50的BVDV感染MDBK细胞,感染12h后收集细胞,提取总RNA进行microRNA高通量测序;105.5TCID50BVDV感染家兔,感染8d后处死家兔,分离收集感染前后的家兔小肠和脾细胞,提取总RNA进行microRNA高通量测序。高通量测序技术对感染牛病毒性腹泻病毒感染MDBK细胞、家兔脾细胞与小肠细胞前后进行microRNA转录组学分析,筛选出差异miRNA,并进行靶基因预测。通过信号通路数据库及基因功能对靶基因进行功能的注释和富集分析。结果显示,BVDV感染MDBK细胞与正常MDBK细胞相比,45个miRNAs表达量显著上调,63个miRNAs表达量显著下调,BVDV感染家兔脾细胞与健康家兔脾细胞相比,16个miRNAs表达量显著上调,23个miRNAs表达量显著下调,BVDV感染家兔小肠细胞与健康小肠细胞相比,15个miRNAs表达量显著上调,16个miRNAs表达量显著下调。BVDV感染MDBK细胞差异miRNAs靶基因KEGG分析发现,基因主要富集到Ras signaling pathway、Rap1 signaling pathwa、PI3K-Akt signaling pathway、MAPK signaling pathway,GO分析发现差异miRNAs靶基因显著富集在nucleus、extracellular vesicular exosome、cytoplasm;BVDV感染家兔脾肠细胞差异靶基因KEGG分析发现,基因主要富集在p53 signaling pathway、MAPK signaling pathway、ErbB signaling pathway,GO分析发现差异miRNAs靶基因显著富集在protein binding、nucleus、cytoplasm。通过对筛选出的差异miRNAs初步归类分析,为后续BVDV感染MDBK细胞并在细胞内复制的相关分子机制研究奠定了基础。本试验通过BVDV感染宿主细胞的差异microRNA靶基因分析,筛选出与炎症反应相关的显著差异性microRNA,即bta-miR-2904,预测靶基因为TNFAIP8L2(肿瘤坏死因子-α诱导蛋白8-2型),通过转染miR-2904研究其在BVDV感染MDBK细胞过程中的调控作用,并验证其靶基因。将试验细胞分为六个组;A组为正常MDBK细胞;B组为MDBK细胞接种BVDV;C组为MDBK细胞转染miR-2904 mimic;D组为MDBK细胞转染miR-2904 inhibit;E组为MDBK细胞接种BVDV后转染miR-2904 mimic;F组为MDBK细胞接种BVDV后转染miR-2904 inhibit。48 h后,收获细胞,提取细胞miRNA,RNA和蛋白。qRT-PCR检测各组细胞miR-2904、BVDV5′UTR、相关炎症因子COX-2、IL-8、GRO-α以及靶基因TNFAIP8L2的mRNA表达水平,WB检测TNFAIP8L2的蛋白表达水平。结果显示,cpBVDV感染MDBK细胞后与正常MDBK细胞相比,miR2904的表达水平显著上升(P<0.05);MDBK细胞转染miR-2904 mimic后与正常MDBK细胞相比,COX-2、IL-8、TNFAIP8L2 mRNA以及TNFAIP8L2蛋白的表达水平明显升高(P<0.05);MDBK细胞接种BVDV后转染miR-2904 mimic与MDBK接种BVDV相比,能显著降低BVDV5’UTR的表达水平(P<0.05)。结果表明miR-2904可以抑制TNFAIP8L2的翻译;增强cpBVDV感染MDBK细胞中的炎症反应以及降低BVDV的复制水平。
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