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研究背景:寨卡病毒(Zikavirus,ZIKV)是一种单股正链RNA病毒,属黄病毒科黄病毒属,有较高的嗜神经细胞性和致畸作用,主要通过蚊媒传播,也可经输血传播。感染后可引起成人Guillain-Barre综合征和婴儿小头畸形等神经系统并发症,引起全球广泛关注。目前该病毒尚无有效疫苗来预防,大多是对症治疗,因此对寨卡病毒致病机制的研究非常有必要。环状RNA(Circular RNAs,circRNAs)作为闭环结构的RNA分子,由前体mRNA(pre-mRNA)反向剪接产生,参与多种基因调控。已有多项研究表明,病毒感染后,一些环状RNA表达水平会发生改变,进而在调控宿主抗病毒免疫和病毒复制中发挥重要作用。然而,关于ZIKV感染引起宿主细胞中circRNAs表达谱的改变以及这些circRNAs在ZIKV感染及复制中的调控作用及机制,目前尚未见报道。Ⅰ型干扰素(主要为IFN-α/β)是机体天然抗病毒免疫反应的关键细胞因子,发挥重要的抗病毒作用。病毒感染宿主后,刺激宿主细胞产生IFN-α/β并分泌至细胞外,与其细胞表面IFN受体(IFN surface receptors,IFNARs)结合,激活下游JAK/STAT信号通路,从而诱导大量干扰素刺激基因(interferon-stimulated genes,ISGs)的表达,抵御病毒感染及其在体内复制传播。我们在前期研究中发现,IFN-α/β及其下游干扰素刺激基因(如ISG15,OAS2等)在ZIKV病毒复制中具有重要调节作用,但circRNAs是否通过激活IFN通路影响ZIKV复制,尚不清楚。研究目的:1.获得ZIKV感染引起的宿主细胞circRNAs差异表达谱;2.筛选出病毒感染后表达显著差异的一个circRNAs(hsacirc0001613);3.初步探究hsacirc0001613通过激活Ⅰ型干扰素介导的JAK/STAT信号传导通路抑制ZIKV复制的机制。研究内容:本研究分两部分初步探讨circRNAs在寨卡病毒复制中的作用及潜在机制。第一部分为寨卡病毒感染人类肺泡基底上皮细胞系(adenocarcinomic human alveolar basal epithelial cells,A549)的 circRNA 表达谱分析;第二部分为 hsacirc0001613 通过激活Ⅰ型干扰素介导的JAK/STAT信号传导通路影响ZIKV复制的初步研究。研究方法:(1)通过寨卡病毒感染A549细胞,提取细胞内的总RNA和蛋白,利用荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白印迹法在mRNA水平和蛋白水平分别检测ZIKV的复制情况,明确寨卡病毒可以感染A549细胞并且可以稳定复制增殖。(2)使用Trizol法提取寨卡病毒感染A549细胞前后的RNA,完成文库构建,进行circRNA RNA-seq测序并进行生物信息学分析,找出寨卡病毒感染前后差异表达的circRNAs;使用qRT-PCR、琼脂糖凝胶电泳和RNase R消化实验完成circRNA及测序数据验证。(3)通过qRT-PCR检测hsacirc0001613在不同细胞系中的表达及3种RNA病毒(ZIKV、登革病毒DENV及丙型肝炎病毒HCV)感染后对hsacirc0001613表达量影响;通过亚细胞定位确定hsacirc0001613在细胞中分布情况;通过siRNA将细胞中hsacirc0001613敲低,采用qRT-PCR和western blot检测其对寨卡病毒复制、IFN-α/β及干扰素刺激基因表达的影响;通过双荧光报告基因实验检测其对干扰素诱导的ISRE活性的影响。实验结果寨卡病毒能感染并在A549细胞中复制增殖。RNA-seq结果显示,与未感染病毒的细胞相比,ZIKV感染的A549细胞中11个circRNAs显著上调,34个circRNA显著下调。通过qRT-PCR对其中三个差异表达circRNAs进行了验证,与测序结果一致。hsacirc0001613在A549细胞、293T细胞和Huh 7.5.1细胞中均表达,且主要定位于细胞质中。3种RNA病毒(ZIKV、DENV和HCV)感染对hsacirc0001613表达量的影响不同。在ZIKV和DENV感染的A549细胞中,hsacirc0001613表达均显著下调;而HCV JFH1感染Huh7.5.1细胞后hsacirc0001613显著上调。与转染siRNA阴性对照相比,在A549细胞中敲低hsacirc0001613的表达,显著抑制ZIKV的复制;且敲低hsacirc0001613表达水平后,IFN-α/β及一些下游的干扰素刺激基因的表达明显升高,IFN-β诱导的ISRE活性显著增强。研究结论通过RNA-seq,在寨卡病毒感染的A549细胞中共获得46个表达显著差异的circRNAs,其中11个显著上调,34个显著下调。ZIKV感染后hsacirc 0001613表达显著降低;而敲低hsacirc0001613表达可能通过刺激宿主细胞中Ⅰ型干扰素产生、增强ISRE(干扰素刺激应答元件)的活性并上调干扰素刺激基因表达抑制ZIKV复制。