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文檔簡介
1、1豬LSM14A基因抑制PRRSV復(fù)制的功能研究
豬繁殖與呼吸綜合征(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome,PRRS),又稱豬藍耳病,是一種全球性的病毒性傳染性疾病,主要由豬繁殖與呼吸綜合征病毒(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus,PRRSV)引起。PRRSV是一種單股正鏈的RNA病毒,主要造成仔豬高死亡率
2、、各年齡階段豬的呼吸道病癥,以及妊娠母豬流產(chǎn)、死胎、木乃伊胎等危害,給養(yǎng)豬業(yè)造成極大的損失。
模式識別受體(Pattern recognition receptors,PRRs)通常包括質(zhì)膜定位的Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs),胞質(zhì)定位的RIG-Ⅰ樣受體(RIG-Ⅰ-like receptors,RLRs)和NOD樣受體(NOD-like receptors,NLRs)等,在先天免疫反應(yīng)中通
3、過識別病原相關(guān)分子模式(Pathogen associated molecular patterns,PAMPs)發(fā)揮著重要的作用。LSM14A作為一種新型胞質(zhì)病毒核酸受體,可以直接識別并結(jié)合病毒核酸,包括RNA和DNA,繼而通過與RIG-Ⅰ或VISA相互作用,介導(dǎo)Ⅰ型干擾素(Interferons,IFNs)的表達。過表達LSM14A可以有效抑制水皰性口炎病毒(Vesicular stomatitisvirus,VSV)和新城疫病毒(
4、Newcastle Disease virus,NDV)在293細(xì)胞中的復(fù)制,但是過表達LSM14A基因是否對PRRSV復(fù)制產(chǎn)生影響尚未見報道。因此,本研究以新型病毒核酸受體LSM14A作為抗病候選基因,在非洲綠猴腎細(xì)胞(Marc-145cells)和豬肺泡巨噬細(xì)胞(Porcine alveolar macrophages,PAMs)中進行相關(guān)的功能研究,以期解析該基因在PRRSV復(fù)制過程中的作用。得到如下結(jié)果:
(1)成功克
5、隆了通城豬LSM14A、IFI6、IFI16、PPBP、ZDHHC9和CLU基因,分別構(gòu)建了真核過表達載體pRK-Flag-LSM14A、pRK-Flag-IFI6、pRK-Flag-IFI16、pRK-Flag-PPBP、pRK-Flag-ZDHHC9和pRK-Flag-CLU,在Marc-145細(xì)胞中通過過表達實驗研究這些基因?qū)RRSV復(fù)制的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)過表達LSM14A基因可以顯著抑制病毒復(fù)制。
(2)在Marc-1
6、45細(xì)胞中通過過表達及干擾,采用定量PCR、免疫熒光和空斑實驗發(fā)現(xiàn)LSM14A基因可以抑制PRRSV復(fù)制,并且采用干擾回復(fù)實驗證實了干擾片段的特異性及有效性。同時采用體外重組的方法構(gòu)建了腺病毒Ad5-LSM14A,通過腺病毒感染的方法在PAMs中過表達了LSM14A基因,在PAMs中研究了該過表達基因?qū)?PRRSV復(fù)制的影響,結(jié)合在PAMs中干擾LSM14A基因?qū)嶒炚f明LSM14A在PAMs中可以抑制PRRSV復(fù)制。
(3)在
7、Marc-145細(xì)胞中通過雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灠l(fā)現(xiàn)過表達LSM14A基因可以激活I(lǐng)FN-β和ISRE的啟動子活性,PRRSV感染可以協(xié)同LSM14A基因促進IFN-β和ISRE啟動子活性的激活。同時過表達LSM14A基因后,IFN-β和RIG-Ⅰ基因表達量分別被上調(diào),一些典型的干擾素誘導(dǎo)基因(IFN-stimulated genes,ISGs)包括IFITMs、IFITs和OAS1的表達量也都被顯著的上調(diào)。結(jié)合啟動子的數(shù)據(jù)說明,在Ma
8、rc-145細(xì)胞中過表達LSM14A可以激活I(lǐng)FN-β抗病毒信號通路,從而抑制PRRSV的復(fù)制。
(4)在Marc-145細(xì)胞中過表達LSM14A基因后,促炎因子IL-6、TNF-α基因表達被抑制,說明在Marc-145細(xì)胞中,免疫系統(tǒng)通過激活干擾素抗病毒通路同時抑制過度炎癥反應(yīng),達到抑制病毒復(fù)制的效果。
(5)定量PCR檢測了PRRSV感染7天后的通城豬及大白豬PAMs、脾、肺、淋巴細(xì)胞及組織樣中LSM14A基因的
9、相對表達量,發(fā)現(xiàn)通城豬和大白豬感染PRRSV后LSM14A基因的表達被抑制。
2 G4基因激活NF-κB的功能研究
主要組織相容性復(fù)合體(Major histocompatibility complex,MHC)又稱白細(xì)胞抗原復(fù)合體(Leukocyte Antigen complex,LA complex),經(jīng)典的分類方法將MHC分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三個區(qū),主要參與機體免疫反應(yīng),與多種疾病存在一定的相關(guān)性。近年研究發(fā)現(xiàn)MH
10、CⅢ區(qū)中靠近端粒的一側(cè)富含涉及炎癥反應(yīng)的基因,例如TNF超家族成員等,因而Gruen和Weissman將這一區(qū)域命名為MHC-Ⅳ區(qū)。MHC-Ⅳ區(qū)G4是其中研究較少的新基因之一,它位于Hsp70與AIF-1、TNF之間,與成纖維細(xì)胞生長因子受體3(Fibroblast growth factor receptor3,F(xiàn)GFR3)存在互作,同時人G4基因在關(guān)節(jié)炎患者單核細(xì)胞中的表達水平顯著低于正常對照組,說明G4與炎癥反應(yīng)有著一定的聯(lián)系。核
11、轉(zhuǎn)錄因子NF-κB在機體炎癥反應(yīng)進程中發(fā)揮著重要的生物學(xué)作用,因此本研究從MHC-Ⅳ區(qū)的新基因和課題組前期G4基因的研究結(jié)果出發(fā),探索G4基因在NF-κB信號通路中扮演的角色,并從細(xì)胞和個體水平分析G4蛋白的定位特征,繼而進一步解析G4基因與炎癥反應(yīng)的關(guān)系。得到了如下結(jié)果:
(1) G4是MHC-Ⅳ中激活NF-κB的一個重要基因。本研究從MHC-Ⅳ中篩選了7個功能尚不清楚基因,包括ABHD16A、G4(C6orf47)、C6o
12、rf48、GPANK1、MCCD1、SAPCD1和ZBTB12,研究這些基因是否參與NF-κB信號通路的激活,結(jié)果顯示這7個新基因中僅G4可以顯著激活NF-κB,其他基因不參與NF-κB信號通路的激活。同時我們又從蛋白水平做了驗證,共轉(zhuǎn)染G4與p65后免疫熒光結(jié)果顯示p65蛋白由細(xì)胞質(zhì)進入細(xì)胞核,提示此時NF-κB信號通路被激活,進入細(xì)胞核發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。
(2)在BHK21細(xì)胞中進行的免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)G4蛋白過表達后有細(xì)胞
13、膜定位趨勢,并且和早期內(nèi)涵體存在部分共定位。利用小鼠組織樣進行的免疫組化實驗發(fā)現(xiàn)內(nèi)源G4蛋白主要分布于膀胱和肺上皮細(xì)胞,同時內(nèi)源性G4蛋白在小鼠膀胱上皮細(xì)胞中存在細(xì)胞質(zhì)膜分布的現(xiàn)象,但是沒有發(fā)現(xiàn)G4蛋白在大腦、小腦、小腸及肝臟中存在分布。
(3) G4基因激活NF-κB依賴IκB激酶復(fù)合物(Nuclear factor kappa-B kinase,IKK)復(fù)合物而非轉(zhuǎn)化生長因子β激活激酶1(TGF-beta-activate
14、dkinase1,TAK1)復(fù)合物。IKK復(fù)合物處于NF-κB信號通路的中下游,IKK復(fù)合物抑制劑PS1145可以顯著抑制過表達G4基因?qū)F-κB信號通路,表明G4基因激活NF-κB信號通路的位置在IKK復(fù)合物的上游;TAK1復(fù)合物處于NF-κB信號通路的上游,TAK1復(fù)合物抑制劑5Z-7-oxozeaenol、TAK1顯性失活突變體TAK1(K63 W),都不能影響G4基因激活NF-κB信號通路的能力,表明G4基因激活NF-κB信號
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