PTEN及circRNA-miRNA-mRNA调节轴在汉滩病毒感染中的作用机制研究

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第一部分汉滩病毒包膜糖蛋白与PTEN的相互调控在HFRS肾损伤中的作用机制研究我国肾综合征出血热(HFRS)患者占世界的90%以上,主要由汉滩病毒(HTNV)和汉城病毒(SEOV)感染所致,以HTNV感染后更易引起危重症,病死率更高。绝大多数HFRS患者病程中均会出现不同程度的肾损伤,但目前临床上对于肾损伤的治疗主要采用对症治疗,其疗效有限且存在副作用。因此,HFRS肾损伤发生机制亟待阐明。近年抑癌基因PTEN被发现在抗病毒感染中发挥重要功能,然而国内外尚无PTEN调控HTNV感染的相关报道。因此,本研究着重探究PTEN调控HTNV感染在肾损伤中的作用机制。本研究中,我们首先用HTNV感染人肾小管上皮细胞(HK-2),通过检测感染不同天数细胞中病毒核酸、核衣壳蛋白(NP)和上清中病毒滴度,证实HTNV在HK-2细胞中可有效扩增;并且在HTNV感染小鼠模型肾组织的肾小管上皮细胞中检测到HTNV NP。重要的是,我们发现HTNV感染HK-2或者小鼠肾脏均会导致PTEN蛋白水平显著下降。随后,我们通过免疫共沉淀、pulldown技术明确了HTNV包膜糖蛋白G2可与PTEN的C2结构域结合而促进PTEN的聚泛素化,并诱导PTEN发生E3泛素连接酶NEDD4依赖的降解。此外,我们又构建了PTEN稳定过表达和敲低的HK-2细胞系,在上述细胞系中感染汉滩病毒并探讨PTEN对HTNV感染的影响,发现PTEN的敲低导致细胞中HTNV-S的mRNA水平、细胞培养上清和裂解物中HTNV NP水平显著升高,和病毒滴度明显增加;反之,PTEN过表达则使细胞中HTNV-S的mRNA水平、细胞培养上清中NP表达水平和病毒滴度均下降,但细胞裂解物中HTNV NP水平有所升高。我们又发现在HK-2中过表达PTEN可增加自噬体的数量,促进自噬体和溶酶体共定位,促进自噬体包裹胞内病毒颗粒,从而抑制病毒释放和子代病毒产生;并且在乳鼠感染HTNV后连续7天腹腔注射PTEN蛋白能够延长小鼠的存活时间,减少肾组织中病毒载量和减轻病理损伤,增加自噬相关蛋白的表达,在体内进一步证实了PTEN对HTNV感染的抑制作用。综上所述,我们探讨并揭示了PTEN通过调控细胞自噬,发挥对病毒释放和子代病毒产生的抑制作用,以及HTNV包膜糖蛋白G2,通过与PTENC2结构域结合以NEDD4依赖的方式诱导PTEN泛素化降解,从而促进自身增殖的分子机制。本研究初步阐明了HTNV包膜糖蛋白、PTEN和自噬相互作用机制,及该调控网络参与HFRS肾损伤的作用机理,为PTEN的抗病毒作用增添了新的理论依据,也为开发治疗HFRS肾损伤的新型药物提供了思路。第二部分circRNA-miRNA-mRNA调节轴在汉滩病毒感染中的作用机制研究环状RNA(circRNA)是一类新型的非编码RNA,在多种致病过程中发挥重要作用,但circRNA在汉滩病毒(HTNV)感染中的表达谱,及其在HTNV感染中的作用仍属未知。由此,本研究着重探究circRNA在HTNV感染人脐静脉血管内皮细胞(HUVECs)中的作用机制。我们首先通过RNA测序获得HTNV感染HUVECs的circRNAs、miRNAs和mRNAs表达谱;并对其进行系统的生物信息学分析,筛选出70个差异表达的circRNAs、66个差异表达的miRNAs和788个差异表达的mRNAs;采用RT-q PCR对随机选取的8个差异表达circRNAs、8个差异表达mRNAs和6个差异表达miRNAs进行验证,结果与RNA-seq高度一致。其次,我们还通过特异性si RNAs干扰或mimics过表达手段,探寻了部分差异表达的RNAs对HTNV的影响,结果发现circ0000479、mi R-149-5p、mi R-411-3p、RIG-I、CMPK2、PARP10和GBP1能有效抑制HTNV的复制,mi R-330-5p有效促进HTNV的复制。此外,GO和KEGG富集分析表明,差异表达circRNAs的亲本基因主要参与先天免疫应答、I型干扰素(IFN)信号通路和细胞因子介导的信号通路。我们还进一步对circRNA-miRNA-mRNA调控网络进行整合分析,并通过双荧光素酶报告基因系统,进一步证实circ0000479可通过结合mi R-149-5p间接调控RIG-I的表达,从而抑制病毒复制。本研究首次对汉滩病毒诱导的circRNAs进行了系统的描述,揭示了参与HTNV感染的环状RNA和与环状RNA相关的竞争性内源性RNA(ce RNAs)的调控网络,结论可为阐明HTNV与宿主相互作用机制提供新的见解。
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