脑心肌炎病毒转录组分析及稳定表达先导蛋白N2a细胞系的建立

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猪脑心肌炎是由脑心肌炎病毒(Encephalomyocarditis virus,EMCV)引起的一种重要的人畜共患性传染病,该病以脑炎、心肌炎、心肌周围炎以及母猪繁殖障碍为主要特征。目前对EMCV的分子致病机制及相关蛋白功能的了解不够深入,缺乏理论依据。本研究旨在探究EMCV对于小鼠神经母细胞瘤细胞(N2a)转录组的影响,探索基因表达与致病性之间的关联,揭示EMCV感染后的分子机制。此外,构建了稳定表达EMCV先导(Leader,L)蛋白的细胞模型,为进一步阐明EMCV的致病机制及深入研究L蛋白的功能提供科学依据。  用自河北省分离的EMCV BD2(GenBank序列号:KF709977)毒株感染N2a细胞,收集感染后7h的细胞样本,分别提取EMCV感染组和正常细胞对照组两组样本的总RNA,使用NimbleGen杂交体系将标记好的ds-cDNA与小鼠基因表达谱芯片杂交,然后洗涤,使用Axon GenePix4000B microarray scanner对芯片进行扫描,获得差异表达基因数据。应用生物信息学方法对筛查出的差异表达基因数据进行聚类分析、GO分析以及KEGG通路分析,筛选差异表达的免疫相关基因及信号通路。利用Real-time FQ-PCR方法,对微阵列数据结果进行验证。结果表明,EMCV感染N2a细胞7h共有21143个基因被鉴定为差异表达基因。这些基因参与多种重要反应,主要包括免疫反应,炎症反应,凋亡,防御反应,信号转导等,且与干扰素相关的差异表达基因均有明显上调,提示干扰素在宿主抗病毒感染过程发挥重要作用。通路分析表明,筛选差异表达的主要信号通路包括PI3KAkt信号通路,MAPK信号通路,细胞因子间相互作用,趋化因子信号通路,TCR,RLR信号通路和细胞凋亡通路等,表明EMCV感染7h后,宿主启动不同策略来激活免疫、炎症反应等以对抗感染。对10个差异表达基因进行Real-time FQ-PCR,结果表明,微阵列分析结果能够良好的反应基因表达的总体变化。  应用脂质体介导DNA转染法,将表达EMCV L蛋白的重组质粒pNTAP-B-L转染至单层N2a细胞中,通过筛选具有G418抗性的单细胞克隆,以有限稀释法筛选单细胞克隆,扩增培养,建立稳定表达TAP tag-L融合蛋白的N2a细胞系;利用RT-PCR、Western blotting和间接免疫荧光试验(IFA)对融合蛋白TAP tag-L的表达及细胞内定位情况进行鉴定,将表达为阳性的细胞克隆命名为N2a-TAP-L细胞系。结果表明,EMCV的L基因成功整合至N2a细胞基因组DNA中,且L蛋白在获得的阳性N2a细胞中能够稳定表达,表达产物TAP tag-L主要分布在细胞浆内,建立稳定表达EMCVL蛋白的N2a细胞系。  综上所述,EMCV感染宿主细胞N2a7h后,与免疫炎症反应相关的差异表达基因上调显著,提示宿主启动不同策略来激活免疫炎症反应以对抗感染;成功构建了稳定表达EMCV L蛋白的N2a细胞系。
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