Cell子刊:应用Arraystar LncRNA芯片研究宿主抗病毒反应的文章

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       中科院微生物研究所/福建农林大学的陈吉龙研究员长期从事流感病毒致病机理、抗病毒免疫学、病毒感染诱导肿瘤发生机理、肿瘤免疫学等领域的研究。近期,其实验室利用Arraystar Human LncRNA 芯片研究发现了一种新的调控宿主抗病毒反应的长链非编码RNA——NRAV,通过抑制干扰素刺激基因转录从而调控抗病毒反应,在抗病毒天然免疫反应中发挥重要调控功能。该研究成果刊登在国际顶级期刊Cell子刊Cell, Host & Microbe(影响因子12.194)。(芯片实验由数谱提供技术服务)

研究背景:

       流感是一种重要的人畜共患传染病,极具感染性和传染性。流感病毒感染宿主后,病毒RNA被宿主的病原识别受体所识别,激活抗病毒天然免疫应答,抑制病毒复制。LncRNA是近5年来生物和医学界的热门研究领域,已有报道证明lncRNA在众多细胞过程中具有重要功能,但是lncRNA在抗病毒天然免疫应答过程中的作用目前仍不清楚。陈吉龙教授课题组本次研究目的是利用Arraystar Human LncRNA 芯片对lncRNA在流感病毒复制及宿主抗病毒天然免疫应答中的功能展开系统研究。

研究思路:

       为了系统检测病毒对宿主lncRNA的影响,作者首先应用美国Arraystar Human LncRNA芯片检测甲型流感病毒(IAV)感染和不感染的肺泡上皮细胞细胞(各3例)的lncRNA表达变化。其中,lncRNA-NRAV在IAV感染的细胞中表达水平显著降低,并且借助于生物信息学分析和分子生物学手段,确认了NRAV的非编码特征和全长序列。作者通过细胞和转基因小鼠的体外、体内实验表明,NRAV能够显著促进IAV的复制及毒力,说明NRAV是抗病毒天然免疫应答的负调控因子。

       作者进一步研究NRAV促进IAV复制的机制,在病毒感染的细胞中过表达NRAV,通过全基因组表达谱芯片检测基因表达改变。GO分析显示很多差异表达基因与病原体感染和病毒复制有关,并且众多干扰素刺激基因的基因表达发生显著变化。

       作者在多个层次研究NRAV影响干扰素刺激基因表达的机制。ChIP-PCR实验发现,NRAV显著改变关键干扰素刺激基因IFITM3和MxA的启动子区的组蛋白修饰水平,从而抑制IFITM3和MxA的基因转录。进一步,通过RNA pull-down和RIP实验还发现,NRAV特异性地与多功能转录因子ZONAB相结合,二者相互作用,从而影响MxA的转录调控。

技术路线:

 

结果展示: 

 

图释:聚类图显示差异表达的lncRNA(左图),差异显著的lncRNA及RT-PCR验证(右图)


Cell子刊:应用Arraystar LncRNA芯片研究宿主抗病毒反应的文章

图释:聚类图显示差异表达的mRNA(左图),干扰素刺激基因聚类图(右图)


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图释:全基因组表达谱芯片筛选的差异表达基因GO分析


 Cell子刊:应用Arraystar LncRNA芯片研究宿主抗病毒反应的文章

D.ChIP-PCR实验表明NRAV改变MxA和IFITM3的组蛋白修饰。

研究意义:

       该研究揭示了lncRNA在抗病毒天然免疫反应中的重要调控功能。在病毒感染的细胞中,长链非编码RNA-NRAV表达水平显著降低。体内外实验表明,NRAV能够显著促进IAV的复制,作为负调控因子影响抗病毒天然免疫应答。该研究确定了一个新的宿主抗病毒反应lncRNA,对了解病毒与宿主的相互作用起到促进作用,对于揭示流感等急性感染病毒的致病机理具有重要的科学意义,为新型抗病毒药物的研制提供了药物靶点。

原文出处:

NRAV, a Long Noncoding RNA, Modulates Antiviral Responses through Suppression of Interferon-Stimulated Gene Transcription. Cell Host & Microbe, 2014, 16(5): 616-626.

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