DDX1影响猪流行性腹泻病毒复制的机制研究

【目的】探究RNA解旋酶DEAD-box家族蛋白DDX1在猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)感染猪回肠上皮细胞(IPI-2I)期间发挥的作用,为揭示DDX1的生物学功能奠定基础。【方法】参照GenBank中猪源DDX 1基因序列(登录号:XM_021087822.1),设计特异性引物PCR扩增DDX 1基因全长并连接至pMD19-T克隆载体,双酶切鉴定成功后连接至pcDNA3.1表达载体;连接产物转化后筛选阳性菌落;培养IPI-2I细胞,取传代2次的细胞铺于6孔板内进行后续试验,将阳性菌落的重组质粒转染至6孔板培养24 h后收集蛋白质,Western blotting检测DDX1转染效率;以感染复数(MOI)为1.0的PEDV感染已转染pcDNA3.1-DDX1或PBS(对照)的IPI-2I细胞,建立PEDV感染细胞模型,PEDV感染12 h后分别收集细胞总蛋白质和RNA;间接免疫荧光试验检测细胞水平上PEDV N蛋白的表达,实时荧光定量PCR检测PEDV N基因mRNA表达水平,Western blotting检测PEDV N蛋白的表达水平;使用生物信息学软件预测DDX1蛋白的磷酸化位点;免疫沉淀试验检测PEDV感染IPI-2I细胞12 h后DDX1的磷酸化水平。【结果】PCR成功扩增得到大小为2223 bp的DDX 1目的基因条带。双酶切鉴定结果显示,成功构建pMD19-T-DDX1克隆载体和pcDNA3.1-DDX1真核表达载体。与PBS组相比,转染pcDNA3.1-DDX1的细胞DDX1蛋白表达水平极显著上升(P<0.01),表明DDX1转染成功。间接免疫荧光试验结果显示,与PBS组相比,PEDV感染组中出现大量绿色荧光信号,表明PEDV感染IPI-2I细胞模型构建成功;与PBS组相比,PEDV N蛋白的荧光信号明显减少,PEDV N基因mRNA表达水平及蛋白表达水平均极显著降低(P<0.01)。生物信息学分析发现,DDX1蛋白具有多个磷酸化位点,其中包括17个丝氨酸、12个苏氨酸及6个酪氨酸。免疫沉淀试验结果显示,与未感染组相比,PEDV感染组中DDX1磷酸化水平极显著上升(P<0.01)。【结论】本研究成功构建了pcDNA3.1-DDX1真核表达载体,发现PEDV感染IPI-2I细胞12 h后,DDX1抑制了PEDV的复制,升高了磷酸化水平,说明DDX1在PEDV感染期间可能通过磷酸化抑制PEDV的复制。

牛支原体感染牛巨噬细胞对线粒体途径介导凋亡的影响

[目的]探究牛支原体石河子分离株感染牛巨噬细胞(BoMac)能否通过线粒体凋亡途径影响细胞增殖活力和凋亡。[方法]通过培养基培养及测定颜色变化单位(CCU)绘制牛支原体菌株生长曲线,确定其最高活力的培养时间;使用处于活力最高时的牛支原体以不同感染复数(MOI)和不同感染时间感染牛巨噬细胞,分别利用实时荧光定量PCR和Western blotting试验检测线粒体凋亡通路核心分子Bax和Bcl-2的表达情况,通过CCK8试验检测细胞增殖活力水平,流式细胞术检测细胞凋亡率。[结果]生长曲线分析结果显示,牛支原体石河子分离株12~54 h处在对数生长期,54~84 h处在平台期(滴度为109 CCU/mL),因此,选用培养54 h的牛支原体石河子分离株感染细胞。实时荧光定量PCR与Western blotting检测结果一致,即随感染时间和MOI的增加,促凋亡蛋白Bax基因及其蛋白表达量呈现上升趋势,抑凋亡蛋白Bcl-2基因及其蛋白表达量呈现下降趋势,其中牛支原体石河子分离株感染24 h时,Bax基因表达量极显著增加(P<0.01),Bcl-2基因表达量显著降低(P<0.05),Bcl-2/Bax显著下降(P<0.05);当MOI为1000时Bax蛋白表达量极显著增加(P<0.01),Bcl-2蛋白表达量显著降低(P<0.05),Bcl-2/Bax极显著下降(P<0.01)。CCK8试验结果显示,随着感染时间和MOI的增加,牛巨噬细胞活力极显著降低(P<0.01),增殖抑制率为35%~45%。流式细胞术检测结果显示,感染后,牛巨噬细胞凋亡率为25%~45%。[结论]随着感染时间和MOI的增加,牛支原体石河子分离株可通过线粒体凋亡途径标志因子Bax和Bcl-2的表达诱导牛巨噬细胞凋亡,为进一步解析牛支原体的致病机制提供理论基础。

布鲁氏菌分泌蛋白BMCO基因缺失株的构建及生物学特性研究

【目的】试验旨在构建牛种布鲁氏菌S2308的多铜氧化酶(BMCO)基因缺失株,探究缺失株的生长特性及在宿主细胞中的存活能力,并分析BMCO蛋白的结构。【方法】利用PCR扩增BMCO基因上、下游同源臂和Kan基因,通过融合PCR技术将3段基因进行融合。融合片段与pMD19-T载体连接,制作牛布鲁氏菌S2308感受态细胞,1800 V电压、400Ω电阻电转化至牛种布鲁氏菌S2308感受态细胞中,涂布于Kan抗性的布鲁氏菌固体培养基中,筛选挑取阳性菌落,连续培养10代,检测第10代阳性菌落的遗传稳定性和生长变化趋势,将pBBR1MCS-4-BMCO融合质粒电转至能够稳定遗传BMCO基因缺失的牛种布鲁氏菌中,培养筛选阳性菌落。以感染复数(MOI)100分别用亲本株、缺失株、回补株侵染小鼠巨噬细胞RAW264.7,通过平板计数法分别检测3种菌株在细胞内的生存能力。【结果】试验成功获得片段大小为522、539、1054 bp的BMCO基因上、下游同源臂和Kan基因;成功构建pMD19-T-BMCO-Kan融合片段重组载体;获得稳定遗传的BMCO基因缺失株,命名为S2308ΔBMCO;成功构建BMCO基因回补株,命名为ΔBMCO::BMCOS2308;缺失株和亲本株表现的生长曲线相同,均在12 h达到对数生长期,30 h进入平台期;侵染小鼠巨噬细胞RWA264.7后,与亲本株S2308相比,S2308ΔBMCO株在胞内的生存能力极显著降低(P<0.01)。生物信息学分析结果表明,BMCO属于疏水蛋白,定位于胞质且含有大量的无规则卷曲、α-螺旋和延伸链,预示该蛋白具有多个结合位点。【结论】本研究成功构建了布鲁氏菌BMCO基因的缺失株和回补株,BMCO基因的缺失不影响其生长性能,但其在宿主细胞内的存活能力显著性降低,初步分析了BMCO蛋白的结构,为后续布鲁氏菌分泌蛋白的功能研究奠定基础。

TGF-β1在布鲁氏菌致炎过程中的作用及其与NLRP3炎症小体的相关性研究

建立牛布鲁氏菌2308感染小鼠巨噬细胞RAW264.7模型,用RT-qPCR检测感染细胞中TGF-β1在mRNA水平的变化;ELISA检测布鲁氏菌感染细胞后培养上清中TGF-β1、IL-1β和IL-18的释放量;Western blot分析TGF-β1蛋白水平的变化。布鲁氏菌侵染重组外源TGF-β1(rTGF-β1)预孵育的巨噬细胞,检测TGF-β1对炎症因子IL-1β和IL-18的影响。构建布鲁氏菌感染小鼠模型,建模28 d后,将TGF-β1抗体以浓度为1μg/mL的剂量尾根静脉注射感染小鼠,分别在注射TGF-β1后第1天、第15天、第30天收集小鼠外周血,ELISA检测小鼠外周血血清中炎性因子IL-18和IL-1β分泌量。与对照组相比,在细菌侵染细胞前期TGF-β1在转录水平表达上调,而在进入细胞后表达下调,细胞上清中TGF-β1的含量显著升高(P<0.05),且在蛋白水平也出现差异性高表达。预孵育rTGF-β1后布鲁氏菌侵染的巨噬细胞中炎症因子IL-1β和IL-18释放量显著升高(P<0.05)。布鲁氏菌感染小鼠1周~4周后感染组小鼠血清中炎性因子TGF-β1的分泌量显著性低于对照组(P<0.05),在感染第2周后逐步上升。布鲁氏菌感染小鼠后各脏器有明显的病理变化,免疫组化结果显示TGF-β1在脾脏和肝脏中均有不同程度的表达。TGF-β1抗体的注射能够显著性降低布鲁氏菌感染鼠血清中IL-1β和IL-18的分泌(P<0.05),布鲁氏菌感染过程中细胞因子TGF-β1分泌增加,外源性TGF-β1显著增加炎性IL-1β和IL-18的产生,而TGF-β1抗体注射布鲁氏菌感染小鼠可以缓解炎症反应。

长链非编码RNA在PEDV感染Vero-E6细胞中对自噬的调控作用

【目的】试验旨在研究长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)在猪流行性腹泻病毒(Porcine epidemic diarrhea viru,PEDV)感染非洲绿猴肾细胞(Vero-E6)过程中对自噬的调控作用,以期为抗PEDV新型药物靶点的开发提供新思路。【方法】根据GenBank上公布的人lncRNA-HOTAIR基因序列(登录号:NR_047517.1),利用LongMan在线工具筛选lncRNA-HOTAIR的猴源同源序列(lncRNA-M),并利用RNAfold、LncLocator在线预测工具预测其二级结构和核质分布。建立PEDV感染的Vero-E6细胞模型,在0、6、12、24、36和48 h收集细胞,利用实时荧光定量PCR和Western blotting检测微管相关蛋白1-轻链3(LC3)蛋白的表达,以明确病毒感染细胞后不同时间点自噬的发生情况。通过实时荧光定量PCR检测lncRNA-M在PEDV感染Vero-E6细胞模型中0、6、12、24、36和48 h的表达水平。设计并合成3条lncRNA-M的干扰片段:siRNA-1、siRNA-2和siRNA-3,分别转染Vero-E6细胞,待细胞汇合度达到90%时接毒,感染48 h后利用实时荧光定量PCR检测lncRNA-M的表达情况,筛选出干扰效率最高的干扰片段。将干扰效率最高的干扰片段转染至Vero-E6细胞并接种PEDV后,通过Western blotting检测感染后24和48 h LC3蛋白的表达水平,以验证自噬的发生情况。【结果】成功筛选出lncRNA-HOTAIR猴源同源序列为lncRNA 0.1,并根据RNAfold预测结果生成lncRNA 0.1的RNA最小自由能二级结构;LncLocator预测结果表明,lncRNA 0.1在细胞核和细胞质中的分布分别为41.88%和37.78%。PEDV感染Vero-E6细胞48 h后,细胞皱缩、聚集成团,细胞膜融合形成合胞体;1.0%琼脂糖凝胶电泳结果显示,在1326 bp处出现目的条带,说明PEDV感染Vero-E6细胞模型成功建立。在PEDV感染的Vero-E6细胞模型中,Western blotting结果显示,6、12、24、36和48 h LC3Ⅱ的表达量呈上升趋势,LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的比值在48 h最高且极显著高于0 h(P<0.01);实时荧光定量PCR结果显示,LC3的mRNA表达量在48 h最高,且极显著高于0 h(P<0.01),自噬被激活;lncRNA 0.1的表达均呈上升趋势,在48 h表达量最高,48 h lncRNA 0.1的表达量极显著高于0 h(P<0.01);siRNA-2的干扰效果最好,干扰效率为80%。干扰lncRNA 0.1后,Western blotting结果显示,24和48 h干扰组的LC3蛋白表达量均低于对照组,自噬受到抑制。【结论】PEDV感染Vero-E6细胞能够诱导自噬发生,lncRNA 0.1在感染过程中起到了促进自噬的作用。

布鲁氏菌分泌蛋白BPE005的亚细胞定位及与宿主细胞互作蛋白的筛选

【目的】分析布鲁氏菌分泌蛋白BPE005的蛋白结构及细胞定位,筛选宿主细胞内与其存在相互作用的靶蛋白,为后续研究BPE005的生物学功能奠定基础。【方法】通过生物信息学软件对BPE0005的蛋白结构进行初步分析;构建PDRRED2-C1-BPE005重组荧光定位载体,转染人胚肾上皮细胞293T,通过扫描激光共聚焦显微镜观察BPE005的细胞定位;构建PGBKT7-BPE005诱饵载体,验证诱饵载体是否有细胞毒性和自激活现象;以小鼠巨噬细胞RAW264.7 mRNA的cDNA文库为AD文库菌液,检测文库滴度,通过酵母双杂交系统筛选宿主细胞内与BPE005相互作用的靶蛋白。【结果】布鲁氏菌分泌蛋白BPE005属于疏水性蛋白,内含有大量的无规则卷曲、α-螺旋和延伸链。成功构建PDRRED2-C1-BPE005荧光定位载体和PGBKT7-BPE005诱饵蛋白载体,BPE005定位于宿主细胞核。PGBKT7-BPE005诱饵蛋白载体无酵母细胞毒性和自激活现象,AD文库菌液滴度>2×10^(7)/mL,筛选出4个宿主细胞内与BPE0005存在相互作用的蛋白:RNA聚合酶Ⅱ多肽G、补体因子H、鸟苷酸环化酶2G及颗粒蛋白。经复筛、测序、BLAST比对、一对一验证后,最终筛选出1个在宿主细胞内与BPE005具有较强相互作用的靶蛋白(RNA聚合酶Ⅱ多肽G)。对该蛋白的作用网络分析表明,RNA聚合酶Ⅱ多肽G对宿主细胞内mRNA的转录和合成具有重大影响。【结论】布鲁氏菌分泌蛋白BPE005定位于宿主细胞核,在宿主细胞内可与RNA聚合酶Ⅱ多肽G产生较强相互作用,对进一步阐明布鲁氏菌感染过程中关键效应分子的作用机制具有指导意义。

长链非编码RNA Gm35082-202对布鲁氏菌引起的细胞焦亡的影响

【目的】研究长链非编码RNA(lncRNA)Gm35082-202对布鲁氏菌侵染引起的细胞焦亡的影响,旨在为研究lncRNA参与布鲁氏菌引起的先天性免疫反应提供参考。【方法】在Ensemble数据库中查找并分析Gm35082-202在染色体上的位置、外显子等信息;采用RNAfold在线软件预测Gm35082-202的二级结构;通过KEGG、GO富集分析预测Gm35082-202功能;用牛种布鲁氏菌(S2308)以感染复数(MOI)为0.01侵染小鼠巨噬细胞(RAW264.7),在侵染不同时间点(0、4、8、12、24、36、48 h)收集细胞,用实时荧光定量PCR检测Gm35082-202的表达量;利用LncLocator网站预测Gm35082-202亚细胞定位,用实时荧光定量PCR检测Gm35082-202在细胞质、细胞核的表达;将3条Gm35082-202 siRNAs (siRNA1、siRNA2和siRNA3)、siRNA NC转染RAW264.7细胞,实时荧光定量PCR检测Gm35082-202的表达量,筛选干扰效率最高的siRNA进行后续试验。Gm35082-202-siRNA、Gm35082-202-siRNA-NC转染RAW264.7细胞24 h后,再用布鲁氏菌侵染,以PBS为空白对照组(PBS),只用布鲁氏菌侵染的细胞为侵染对照组(Bru)。侵染24 h后收集PBS组、Bru组、Gm35082-202-siRNA组(Bru-siRNA)、Gm35082-202-siRNA-NC组(Bru-NC)细胞,用实时荧光定量PCR和Western blotting分别检测各组细胞中NOD样受体蛋白3(NLRP3)、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1(Caspase-1)、Caspase-11、白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-18的相对表达量,用ELISA法检测各组上清液中细胞因子IL-1β、IL-18分泌水平;通过菌落计数,比较各组布鲁氏菌的胞内生存能力。【结果】基因结构分析表明,Gm35082-202是大小为525 nt的lncRNA(Trianscript ID:ENSMUST00000208164.2),含有2个外显子,位于小鼠7号染色体(Chr7:100 324 295~100 326 967),其二级结构含有多个茎环及多分枝内部环结构;KEGG信号通路富集分析表明,Gm35082-202主要参与NOD样受体、钙调节以及细胞因子信号通路的调控;GO功能分析结果显示,Gm35082-202功能主要涉及DNA转录、线粒体组分以及金属离子结合。布鲁氏菌侵染RAW264.7细胞后,与0 h组相比,侵染4和8 h时Gm35082-202表达量显著增加(P<0.05),侵染12、24、36和48 h时表达量极显著增加(P<0.01);亚细胞定位预测结果表明,Gm35082-202主要分布于细胞核(58.3%),其次是细胞质(35.1%),布鲁氏菌侵染RAW264.7细胞0 h时,Gm35082-202在细胞核中分布比例为63.4%,在侵染4、24和36 h Gm35082-202在细胞核中的分布减少,分别为24.5%、29.6%和30.4%。Gm35082-202-siRNA1、Gm35082-202-siRNA3均极显著降低Gm35082-202的表达量(P<0.01),Gm35082-202-siRNA1干扰效率最高。与Bru组相比,Bru-siRNA组中NLRP3、Caspase-1、Caspase-11、IL-1β和IL-18基因的表达量均极显著降低(P<0.01),NLRP3和Caspase-11蛋白的表达量显著降低(P<0.05),Caspase-1蛋白的表达量极显著降低(P<0.01);细胞上清中IL-1β和IL-18分泌水平均极显著下降(P<0.01);Bru-siRNA组胞内布鲁氏菌数显著升高(P<0.01)。【结论】布鲁氏菌通过上调Gm35082-202表达促进巨噬细胞焦亡,该结果可为进一步探究布鲁氏菌侵染时Gm35082-202参与调控宿主细胞焦亡的分子机制提供参考。