基于转录组测序探究鸡SOCS3蛋白在NDV逃逸宿主天然免疫中的作用机制

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:HUYA123
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新城疫(Newcastle disease,ND)是由新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)引起的严重影响世界养禽业发展的传染病之一。前期研究表明NDV的非结构蛋白V蛋白在拮抗宿主天然免疫过程中发挥重要作用,但对于NDV是如何调控宿主蛋白来逃逸宿主天然免疫鲜有报道。在本研究中我们通过转录组测序技术筛选出参与NDV逃逸宿主天然免疫的分子并对其诱导机制进行研究,为揭示NDV致病机理以及如何逃逸宿主天然免疫提供理论基础。NDV强毒株的感染能够引起禽类淋巴器官的迅速萎缩。法氏囊作为鸟类特有的免疫器官,在抵御外源微生物的入侵过程中发挥着重要作用。然而针对NDV引起法氏囊的免疫反应鲜有报道。在本研究中,用0.2 mL效价为2×104 PFU/mL的NDV强毒株F48E9通过点眼滴鼻的方式感染四周龄的SPF鸡,并将注射等体积的PBS组作为阴性对照。随机采集感染48和72 h后感染组和对照组鸡的法氏囊进行转录组测序分析。结果发现,在感染后48 h,与对照组相比一共产生256个差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),其中216个DEGs是上调基因,40个DEGs是下调基因;在感染后72 h,与对照组相比一共产生1419个差异表达基因,其中有1132个DEGs是上调基因,287个DEGs是下调基因。通过分析这些DEGs所富集的信号通路发现,在48和72 h感染组中共富集到28条信号通路(p<0.05),其中在48 h感染组中有9条富集的信号通路,72 h感染组中有19条富集的信号通路,并且这些信号通路大部分与免疫和代谢相关。NDV感染诱导法氏囊产生强烈的免疫反应并没有对入侵的病毒进行有效地清除。为探究NDV是如何逃逸宿主免疫系统的监视,本研究通过分析NDV感染机体后48和72 h法氏囊共表达的DEGs,发现SOCS3基因在这两个时间点持续性表达。SOCS3对JAK-STAT信号通路具有负反馈调控作用,已证实其可参与多种病毒逃逸宿主免疫过程,然而在NDV的感染过程中未曾报道。为进一步探究SOCS3在NDV感染中作用机制,本研究通过NDV感染CEF细胞后发现,NDV的感染能够显著诱导SOCS3的表达,且SOCS3的表达与NDV毒力大小及病毒滴度呈正相关。通过比较NDV各个蛋白对SOCS3表达的影响发现,非结构蛋白V蛋白在诱导SOCS3表达中有显著的增强作用,且其C端结构域发挥着关键的诱导作用。在过表达或干扰内源性SOCS3表达时,NDV的增殖受到显著促进或抑制。机制研究表明,SOCS3可通过影响STAT1蛋白的磷酸化来影响OASL和MX1等干扰素刺激基因(Interferon-stimulated genes,ISGs)的表达来影响NDV的增殖,同时MEK/ERK信号通路在NDV诱导SOCS3产生过程中也发挥着重要作用。研究表明miRNAs在病毒感染中发挥着重要的调控作用,本研究利用生物信息学分析并筛选出靶向调控SOCS3表达的预测miRNAs(gga-miR-455-5p)。通过双荧光素酶报告基因试验、qRT-PCR和Western Blot验证了gga-miR-455-5p对SOCS3基因表达的调控作用,并且证实了NDV感染CEF细胞后能够抑制gga-miR-455-5p的表达。在CEF细胞中转染gga-miR-455-5p模拟物或抑制剂后,明显抑制或促进NDV的增殖。机制研究表明,gga-miR-455-5p除了通过调控SOCS3的表达,还可以通过靶向降解NDV NP基因及增强IFNβ、OASL和MX1的表达来实现抑制NDV感染。综上所述,本研究通过分析F48E9感染鸡体后48和72 h法氏囊的转录组数据,在CEF细胞中阐明NDV的感染能够通过MEK/ERK信号通路以及抑制gga-miR-455-5p的表达来诱导SOCS3的表达,进而通过抑制JAK-STAT信号通路的传递来帮助病毒逃逸宿主的天然免疫。
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