寨卡病毒非编码RNA可调控细胞凋亡介导病毒传播

2020
05/09

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寨卡病毒非编码RNA可调控细胞凋亡介导病毒传播?这个你知道吗?

撰写:鹿特丹大学 闪电   转载留言即可

2020年5月5日,澳大利亚昆士兰大学在Nature communications 期刊发表文章题为《Zika virus noncoding RNA suppresses apoptosis and is required for virus transmission by mosquitoes》。研究表明,在埃及伊蚊中非编码RNA在ZIKA病毒复制传播中的必要性和调控机制

ZIKV是黄病毒科的黄病毒科成员,主要通过埃及伊蚊(Aedes aegypti mosquitoes)传播给人类。在蚊子体内,病毒首先感染蚊子的中肠,随后扩散到唾液腺。潜伏期过后,病毒可在随后的刺叮或吸血过程中传染给人类。

黄病毒通过多种细胞机制促进病毒复制,其中包括利用宿主5ʹ-3ʹ外切核糖核酸酶XRN-1产生黄病毒亚基因组RNA(sfRNA)。XRN-1停滞在病毒基因组3′非翻译区(3′UTR)中的结构化XRN-1抗性RNA元件(xrRNA),导致不完全降解的病毒RNA产生和积累。

ZIKV通过两个经过实验验证的xrRNA(xrRNA1和xrRNA2)和假设的xrRNA3产生较长的sfRNA1和较短的sfRNA2(图1a)。但是在埃及伊蚊中sfRNA如何调节zika病毒复制的仍不清晰。

作者构建了不能产生sfRNA的突变Zika病毒感染性克隆(xrRNA1和xrRNA2突变),并通过Northern印迹杂交验证突变病毒中没有 sfRNAs产生(图1b)。进一步实验表明xrRNA2突变使Zika病毒复制能力减弱,但是没有统计学意义。

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图1:ZIKV耐受蚊子细胞中单个sfRNA的丢失。

那么sfRNA是否参与ZIKA病毒的传播呢?为了验证这一问题,作者用WT ZIKA、 xrRNA1和xrRNA2突变 ZIKA 感染埃及埃及伊蚊。

感染7天后,WT ZIKA、 xrRNA1和xrRNA2突变 ZIKA 三组感染率分别为20%, 23% 和10%。感染14天后,xrRNA1和xrRNA2突变 ZIKA感染率23% 和20%,比WT ZIKA 感染率46%显著降低。同时病毒的传播率也显著降低。

在各实验组中,被感染的蚊子体内的病毒载量变化很大,但在野生型和突变病毒的滴度之间没有发现显着差异。与WT病毒组相比,xrRNA1 +突变组的腿和翅膀上的滴度在各组中更为一致,并且明显更低。与WT病毒感染组相比,被xrRNA1突变体感染的蚊子唾液中的病毒滴度也显着降低,并且只有一只被xrRNA2突变体感染的蚊子是病毒阳性的(图2a-d)。在感染10天,蚊子身体、腿和翅膀100%感染,但是xrRNA1和xrRNA2突变体病毒滴度明显降低(图2e-h),

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图2:sfRNA促进ZIKV在体内的复制和传播

随后作者通过免疫荧光实验证明了在头部、胸部唾液腺sfRNA缺陷突变病毒与WT病毒感染有相似的模式(图3)。

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图3:缺乏sfRNA的ZIKV感染蚊子唾液腺

sfRNA是否影响了宿主基因表达呢?进一步,作者通过分析了WT 和突变ZIKA病毒感染的转录组分析表明WT ZIKV感染导致503个基因上调,107个基因下调,而xrRNA2 突变体感染则有426个基因表达显着增加,32个基因表达减少(图4a-d)。基因差异性分析显示促凋亡酶caspase-7的基因仅通过感染xrRNA2突变体而被诱导。基因GO富集分析表明,感染WT病毒的蚊子具有更高的自噬调节基因和与线粒体ATP合成相关的基因表达(图4e、f)。

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图4:sfRNA的产生改变了ZIKV感染的蚊子的基因表达

进一步研究显示通过TUNEL实验测定是否sfRNA产生调节凋亡。研究表明突与野生型病毒感染相比,突变型病毒在感染的蚊子组织中和唾液腺诱导更多的细胞凋亡。且Caspase 抑制剂可抵消体内sfRNA的缺失(图5)。

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图5:caspase抑制剂对ZIKV在体内复制和传播的影响

总而言之,该研究证明了sfRNA对蚊子进行病毒复制和传播的必要性。sfRNA的产生会改变蚊子的基因表达进而控制细胞凋亡,进而导致ZIKV感染组织中程序性细胞死亡的抑制。最后,文章提出了sfRNA的抗凋亡活性可作为定义sfRNA在ZIKV-蚊子宿主相互作用中的作用机制

来源:

https://www-nature-com.eur.idm.oclc.org/articles/s41467-020-16086-y

原标题: Nat. Commun|寨卡病毒非编码RNA可调控细胞凋亡介导病毒传播

本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:guikequan@hmkx.cn

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