柯萨奇病毒B组5型感染人神经母细胞瘤细胞中lncRNA表达图谱及其功能初步探索

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柯萨奇病毒B组5型(Coxsackie virus B5,CVB5)是导致手足口病(Hand-foot-and-mouth disease,HFMD)的主要病原体之一,主要感染5岁以下婴幼儿,多发生于夏秋季。CVB5的主要传播途径是粪-口途径,在肠道中增殖,随后通过血液循环到达到其他组织器官,进而引发疾病。临床症状通常表现为发热,黏膜皮疹和疱疹等,病情严重者会导致神经性并发症,甚至死亡。近年来,由CVB5感染导致的HFMD呈爆发流行趋势,对幼儿健康造成了严重威胁。然而,目前尚无针对CVB5感染引起HFMD和神经系统疾病的治疗手段和有效疫苗。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是转录本长度大于200个核苷酸的RNA分子,具有导向、海绵、分子诱饵以及与蛋白质相互作用等多种生物学功能。同时,越来越多的研究证明,lncRNA与病毒-宿主之间存在密切关系。病毒感染宿主细胞后,可同时引起宿主和病毒编码lncRNA的差异表达,它们通过调控免疫信号通路、病毒基因组转录翻译和宿主细胞代谢产物等方式发挥作用,然而多数lncRNA在病毒感染后的调控机制尚处于空白。因此,本研究建立了CVB5感染人恶性胚胎横纹肌瘤细胞(Rhabdomyosarcoma,RD)和神经母细胞瘤细胞(Human neuroblastoma cells,SHSY5Y)的细胞模型,并对宿主差异表达lncRNA进行了鉴定和分析,同时挑选了两个差异性显著的lncRNA对调控病毒复制的作用进行了初步探索,以期阐明lncRNA在CVB5复制中的作用机制,从而为病毒性疾病的诊断预防及治疗奠定基础。本研究首先对CVB5感染宿主细胞的最适条件进行了探索,建立了CVB5感染的细胞模型。CVB5感染宿主细胞后,通过观察细胞病变、检测CVB5 VP1蛋白表达和细胞活力鉴定,确定SHSY5Y细胞是CVB5最适感染的人源神经细胞。同时,我们以CVB5临床分离细胞株RD细胞作为对照。通过测定TCID50和细胞活力鉴定,确定将CVB5按1 MOI的剂量感染RD和SHSY5Y细胞最适感染时间为24h。其次,通过RNA测序技术,对CVB5感染RD和SHSY5Y细胞后获得的lncRNA进行了分析鉴定。结果表明,CVB5感染RD细胞中508个lncRNA上调表达和760个lncRNA下调表达,其中linc RNA、sense-intronic、antisense、sense-overlopapping所占比例分别为46.2%、1.0%、28.6%和24.1%;CVB5感染SHSY5Y细胞中792个lncRNA上调表达和811个lncRNA下调表达,其中linc RNA、sense-intronic、antisense、sense-overlopapping所占比例分别为46.2%、1.0%、28.6%和24.1%。随后,通过对差异性lncRNA GO富集和KEGG功能分析发现,CVB5感染RD细胞后差异基因主要与内质网蛋白加工、红斑性狼疮和病毒性心肌炎等过程相关,而CVB5感染SHSY5Y细胞后差异基因主要与神经营养信号通路和Erb B信号通路等过程相关。同时,我们选取了具有显著性差异的8个lncRNA进行qRT-PCR验证,结果与测序数据一致,从而可进行后续机制初步研究。最后,我们在qRT-PCR验证的lncRNA中,筛选出仅在SHSY5Y细胞中差异表达的lncRNA-SMIM18和lncRNA-IL12A进行研究,探索其对CVB5复制的影响。我们构建lncRNA-SMIM18和lncRNA-IL12A沉默载体,转染SHSY5Y细胞后发现,CVB5 VP1蛋白表达量和病毒滴度显著上升,结果表明两个lncRNA均抑制了病毒复制。随后,通过KEGG分析表明,lncRNA-SMIM18在JAK-STAT信号通路中富集,而lncRNA-IL12A在Wnt通路信号中富集,由此可知两个lncRNA通过调控不同的信号通路影响病毒复制。接着,我们通过qRT-PCR分析了两个lncRNA对通路中关键基因的调控作用。结果显示,lncRNA-SMIM18正调控IFTM2、OASL和ISG20基因的表达,lncRNA-IL12A负调控Wnt信号通路中相关分子β-catenin与下游基因C-myc和Cyclin D1的表达。综上所述,本研究建立了CVB5感染RD和SHSY5Y细胞的模型,通过RNA-seq技术对病毒感染宿主细胞后lncRNA进行了分析,同时选取lncRNA-SMIM18和lncRNA-IL12A作为研究对象。通过qRT-PCR实验明确了lncRNA-SMIM18通过调节JAK-STAT通路调控CVB5复制,而lncRNA-IL12A通过调控Wnt信号通路抑制病毒复制。此课题通过探索lncRNA对CVB5感染复制的调控作用,为我们了解CVB5感染介导疾病的分子作用提供线索。
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