长链非编码RNA NEAT1与猪繁殖与呼吸综合征病毒互作机制的初步研究

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猪繁殖与呼吸综合征(porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)是世界养猪行业中最具经济破坏性的疾病之一,它于1980年同时出现在北美和欧洲,其元凶是猪繁殖与呼吸综合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV),一条折叠的单股正链RNA病毒,归属于动脉炎病毒科动脉炎病毒属。PRRSV基因组(~15kb)至少编码12种非结构蛋白和8种结构蛋白。在过去的几十年中,越来越多的研究证据表明,宿主长链非编码RNA(lnc RNA)在肿瘤形成、免疫调节和病毒复制过程中发挥着至关重要的作用。而长链非编码RNA核富集转录体1(lnc RNA NEAT1)是其中最突出的基因之一,除了参与调控免疫、炎症和肿瘤形成等过程外,NEAT1还在人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus,HIV-1)、1型单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus-1,HSV-1)、寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)和其他病毒的复制和发病机制中也起着极其重要的作用。然而,宿主NEAT1与PRRSV相互影响的调控机制目前尚不清楚。本研究旨在初步科学地揭示lnc RNA NEAT1与PRRSV之间的相互作用机制,从lnc RNA水平为宿主与PRRSV之间的相互作用填补新内容,为发现其他重要的lnc RNA及其在其他生物学作用提供思路和线索。为了研究PRRSV感染与宿主NEAT1转录之间的关系,使用感染复数(MOI)为1的PRRSV感染MARC-145细胞,并设置12个时间点应用RT-q PCR检测NEAT1的变化量。结果表明PRRSV感染细胞48 h后,NEAT1转录水平显著升高,同时荧光原位杂交(FISH)也证实PRRSV感染细胞后能够引起NEAT1转录上调。另外,荧光原位杂交还发现NEAT1完全定位于细胞核内。当使用MOI为0.1、0.5、1和2的病毒感染细胞并在48 h时提取核酸时,我们发现感染组和未感染组之间NEAT1的转录水平存在显著差异,但不同MOI之间NEAT1的转录水平没有显著差异,表明NEAT1的表达与PRRSV剂量无关。为了阐明NEAT1在PRRSV感染过程中的作用,我们通过RT-PCR,5’RACE和3’RACE获得了NEAT1的23kb全长。构建NEAT1过表达质粒,接下来转染NEAT1过表达质粒,12 h后用MOI为0.01的PRRSV感染细胞,36 h后RT-q PCR结果发现过表达NEAT1后,PRRSV复制水平显著降低。提示NEAT1转录水平上升能够抑制PRRSV复制。为进一步发掘NEAT1如何影响PRRSV复制,我们在过表达NEAT1后接种MOI为0.01的PRRSV,观察免疫和炎症因子的变化。IL-8和IL-10在细胞NEAT1过表达并接毒后显著下调,同时我们发现WNT通路下游的两个靶基因c-myc和cyclin D1也显著降低。表明NEAT1不是通过调节IL-8和IL-10去抑制病毒复制,是否通过WNT通路发挥作用我们将在接下来的实验中进一步探究。为了明确PRRSV感染如何引起NEAT1上调,我们借助紫外光(254 nm)能够灭活核酸的特性,冰上照射PRRSV 1 h再去感染MARC-145细胞,结果发现紫外光灭活的PRRSV不能诱导NEAT1上调。表明PRRSV结构蛋白不能诱导NEAT1转录水平升高。为进一步确定核酸和非结构蛋白,我们利用poly I:C(双链RNA)能够模拟PRRSV核酸的特性转染细胞,NEAT1仍未出现变化,提示PRRSV非结构蛋白在引起NEAT1转录上调过程中起着重要作用,同时需后续试验进一步验证具体是哪个非结构蛋白发挥作用。为探明PRRSV诱导NEAT1上调的关键通路,我们针对TLR-3和MDA-5信号通路设计了si RNA,并检测其干扰效率都能够达到50%以上。根据RT-q PCR结果发现,当沉默TLR-3和MDA-5通路感染PRRSV后NEAT1表达显著降低,提示PRRSV通过这两条通路对NEAT1转录水平发挥作用。综上,获得MARC-145细胞NEAT1全长序列23417bp,MARC-145细胞NEAT1定位于核内,PRRSV通过其非结构蛋白作用于TLR3和MDA-5通路介导NEAT1上调,NEAT1转录水平上升能够抑制PRRSV复制。
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