植物病毒来源的小干扰RNA及其在果树病毒研究中的应用

RNA沉默是植物中重要的抗病毒机制之一。病毒侵染后,寄主细胞中产生大量病毒来源的小干扰RNA(virus-derived small interfering RNA,vsiRNA),vsiRNA装载到寄主ARGONAUTE(AGO)蛋白中形成RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC)靶向病毒基因组,发挥抗病毒作用。近年来,科学家们通过对拟南芥的遗传分析和多种植物vsiRNA的高通量测序,揭示了vsiRNA的起源和生物合成过程。本文综述了vsiRNA的研究现状及其在果树病毒研究中的应用,为果树病毒研究及病毒病防控提供一定的思路和借鉴。

一株侵染掌叶半夏的大豆花叶病毒的全基因组序列测定和vsiRNA特征分析

【目的】探究侵染掌叶半夏(Pinellia pedatisecta)的大豆花叶病毒(Soybean mosaicvirus,SMV)衍生的干扰小RNA(virus-derivedsmallinterferingRNA,vsiRNA)序列特征,为掌叶半夏抵御病毒的作用机制研究提供参考。【方法】以一株来自广西的具有典型病毒病症状的掌叶半夏为材料,取其褪绿斑驳的叶片采用TRIzol法提取总RNA,并进行小RNA深度测序(Small RNADeepSequencing);利用快速扩增cDNA末端(Rapid AmplificationofcDNAEnds,RACE)和分段克隆技术获得病毒的全长基因组序列,利用MEGA 7.0将其与有代表性的病毒序列构建系统发育进化树并分析亲缘关系;以克隆测序获得的基因组序列作为参考进行vsiRNA特征分析。【结果】小RNA深度测序共获得4851249条高质量的读段(reads),长度为21、22和24 nt的reads具有较高的丰度,占比分别为33.4%、13.7%和11.3%。该病毒分离物的基因组全长为9735 nt,编码3105个氨基酸,其基因组全序列与SMV HZ1分离物核苷酸序列相似性为86.93%,暂命名为SMV NN;系统发育进化树显示,SMV NN与分离自半夏的SMV HZ1分离物的亲缘关系最近。将vsiRNA定位到克隆测序后获得的SMV NN的基因组上,分析该病毒的vsiRNA特征,结果发现长度为21和22 nt的vsiRNA具有较高的丰度,病毒全基因组的正链和负链均能被vsiRNA覆盖,且分别在HC-Pro和P3蛋白编码区具有最强热点。【结论】掌叶半夏主要通过dicer样核糖核酸酶4(dicer-likeribonuclease 4,DCL4)和Argonaute蛋白1(Argonaute1,AGO1)对SMV的HC-Pro和P3蛋白编码区进行剪切,主要产生长度为21和22 nt的vsiRNA,从而抑制SMV在植株体内的复制。

PVsiRNAPred-LSTM:基于长短时记忆神经网络预测植物病毒衍生的小干扰RNA

植物病毒衍生的小干扰RNA(Virus-derived siRNAs, vsiRNAs)能够调节多种生物学过程,在抗病毒免疫中发挥着非常重要的作用。因此,植物vsiRNAs的识别有助于了解其生物发生机制,对研究抗病毒植物具有重要意义。虽然,现在已有多种实验方法通过检测RNA来寻找vsiRNAs,但是实验测试费时费力费钱。在本文中,我们从PVsiRNAdb数据库中提取植物vsiRNAs序列,基于长短时记忆神经网络(Long Short-Term Memory neural network, LSTM)与vsiRNAs序列,开发了一种深度学习算法——PVsiRNAPred-LSTM,用于预测植物vsiRNAs。PVsiRNAPred-LSTM可以自动学习并选择与预测任务相关的重要特征。为了防止模型过拟合,我们使用了五折交叉检验来训练模型。在五折交叉检验测试中,该模型的准确率为64.38%,灵敏度(Sn)为66.44%,精确度(Pr)为60.51%,F1值为0.64,特异性(Sp)为56.63%,马修斯相关系数(MCC)为0.23,AUCROC为0.67。以上结果表明PVsiRNAPred-LSTM取得了良好的预测效果,我们希望通过PVsiRNAPred-LSTM这一生物信息学算法来预测植物vsiRNAs,帮助找到新的植物vsiRNAs。

2株黄瓜花叶病毒卫星RNA的cDNA克隆及序列分析

在辣椒上获得2株黄瓜花叶病毒卫星RNA(CS1和CS2), 通过cDNA克隆和测序并将其与35个已知的卫星RNA序列进行同源比较.结果表明,CS1和CS2的全长序列分别为336,382 nt;与CS2、Rs和 Yns比较,CS1从第80位起有连续30多个核苷酸的缺失.由此推测,卫星RNA的二级结构也随这些核苷酸的缺失而发生了改变.将 CMV卫星RNA分为4个组,卫星RNA CS1属于中小卫星组小卫星亚组Ⅱ,CS2属于长卫星组,CS1与其他来源的卫星RNA的同源性为80.4%～93.7 %,CS2与其他来源的卫星RNA的同源性则为75%～94.8%;两者之间的序列同源性为86%.CMV卫星RNA的序列同源性和分组与卫星RNA分布的地区和寄主来源并无直接联系.

利用小RNA深度测序技术鉴定半夏病毒病病原

RNA沉默是真核生物体内由病毒来源的干扰小RNA(virus-derived small interfering RNA,vsiRNA)沉默复合物介导目标RNA特异降解的一种保守机制,通过对vsiRNA分析可进行植物病毒病原鉴定。本文利用小RNA深度测序技术对感病半夏叶片进行鉴定,结果发现,表现典型花叶症状的半夏叶片受到大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)、芋花叶病毒(Dasheen mosaic virus,Ds MV)、魔芋花叶病毒(Konjac mosaic virus,KoMV)、烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)等多种病毒的复合侵染。为明确SMV山西半夏分离物(SMV-SXBX)的进化关系,进行SMV-SXBX全基因组克隆与分析,获得SMV-SXBX全长为9735 nt,编码一个由3 105个氨基酸组成的多聚蛋白质。通过核苷酸与氨基酸序列比对发现,SMVSXBX与半夏分离物P同源性最高,分别为91. 1%和94. 1%,且系统发育分析表明,SMV-SXBX与半夏SMV分离物P聚为一簇。同时,也对vsiRNA进行了系统分析,研究结果有望为半夏SMV的有效防治提供一定科学依据。

植物中病毒来源的小RNA介导的RNA沉默

植物RNA沉默机制的主要功能之一是具有抗病毒作用.在被病毒侵染的宿主细胞中发现的病毒来源的小RNA表明,宿主的RNA沉默机制可以靶向病毒RNA.随着vsiRNAs高通量测序技术的发展,近年来的遗传学研究揭示了vsiRNAs的起源和组成以及它们调控基因表达的潜在功能.本文简述了vsiRNAs的起源和生物合成过程,并着重围绕在抗病毒过程中vsiRNAs介导的对病毒基因组和宿主转录本的RNA沉默现象进行综述,以更好地理解植物中vsiRNAs在病毒致病性以及和宿主互作中的作用机制.

病毒来源的microRNA的研究进展

微小RNA(microRNA,miRNA/miR)是一类长度约为18~22个核苷酸的小非编码单链RNA,能够参与机体发育、细胞增殖、分化和肿瘤发生等一系列生物过程。病毒与宿主细胞一样,也可以编码miRNA,并在病毒感染过程中发挥重要的作用。本文从病毒编码miRNA的发现,经典与非经典的生物合成途径,以及病毒编码miRNA对宿主细胞和病毒自身作用机制等方面进行概述,以期为研究病毒来源的miRNA的生物学功能提供一定参考。

感染大麦黄矮病毒的小麦中vsiRNA特征分析

RNA沉默是植物中一种保守的抗病毒机制,其以大量病毒来源的小干扰RNA(virus-derived small interfering RNAs,vsiRNAs)的产生为标志,病毒在侵染寄主过程中可通过vsiRNAs靶向寄主转录本以对抗这种防御机制。BYDV-GAV引起的小麦黄矮病导致小麦黄化和矮化症状,对小麦生产构成严重威胁。通过深度测序技术,分析了感染BYDV-GAV的感病小麦品种‘小偃6号’中vsiRNAs的特征,共得到11384个vsiRNAs,并预测到37784个寄主靶基因。发现来源于BYDV-GAV基因组的正义和反义链的vsiRNAs的数量分布大致相等,在5’末端具有A和C偏好性,长度主要在21nt^22nt。靶基因的功能分析表明这些靶基因参与了广泛的生物学功能,尤其是在寄主-病原物互作中占的比重最大。选取25个参与寄主-病原互作的抗性相关基因进行定量验证,发现接种BYDV-GAV后有15个明显下调,6个上调,4个微弱下调,表明测序结果和靶基因预测可靠。推测BYDV-GAV可以通过vsiRNAs干扰寄主抗性基因表达和信号转导,从而实现对感病寄主的侵染。研究结果对揭示BYDV-GAV与小麦互作的分子机制具有重要意义。

08057 Ampligen和Alferon治疗禽流感坚实的数据

美国一家治疗病毒和免疫相关慢性疾病的专业公司Hemispherx Biopharma,表示其两种研发中的免疫治疗药物可能有效对抗引起全球大流行恐慌的H5N1型禽流感病毒，它们是Ampligen（Ⅰ），一种特异构型的双链RNA，和Alferon（干扰素a-n3，人白细胞来源）（Ⅱ）。

MMWR Weekly:可能的性传播埃博拉病例报告

美国CDC于5月1日发布的《Morbidity and Mortality Weekly Report》中的一篇报告对利比里亚一例可能的性传播埃博拉病例进行了分析。根据以往的报告,埃博拉病毒从精液中分离到的最长时间为从症状出现后的82天,而精液病毒核酸（RNA）检出则可长达101天。最近,利比里亚最后一例埃博拉病例来源可能和她男友有过没经保护的性行为有关,她的男友为埃博拉存活者。这位男性埃博拉存活者可能是在埃博拉病毒检测阴性5个月后还能通过性传播埃博拉病毒。