MicroRNAs对病毒与宿主的作用特性研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:teachme
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microRNA(miRNA)被广泛认为是一种调控动植物基因表达的小分子RNA。然而近年来,人们陆续发现哺乳动物miRNA能够和病毒相互作用,表现出抑制多种病毒基因表达的功能。在哺乳动物中,miRNA具有高保守性,但是早期物种的miRNA却具有更丰富的多样性,其序列特征上的多样性暗示了早期miRNA功能的动态演化。本研究试图通过分析miRNA在病毒基因组序列和自身基因序列上的靶点特性来探讨miRNA的初始功能及演化趋势,并通过流感病毒感染细胞后的基因表达谱变化具体研究miRNA的在病毒与宿主间的调控作用机制。  本文以进化过程中具有代表性的17个物种以及NCBI中收录的5361个病毒为研究对象。通过靶点预测的方法获取各物种的miRNA对病毒及自身基因的靶向性情况,并和随机序列的靶点预测情况进行比较,以p值及各物种miRNA的靶点数作为表征参数,对生物演化关键节点的miRNA靶向性分布进行分析。  研究结果表明,最早期的物种代表海绵的miRNA对病毒的基因表现出更强的靶向性而其他早期后生动物的miRNA对病毒的靶向性相对较低。此外,古老物种的miRNA对双链DNA病毒和感染细菌的病毒(噬菌体)有更强的靶点偏好性。沿着进化的方向,miRNA对病毒的靶向性呈现出先降低再升高的趋势,而对自身基因组,则是逐渐升高的趋势。这些结果提示miRNA的初始功能可能主要是作为早期物种的一种抗病毒机制的成分。随着病毒及宿主的协同进化,miRNA逐渐更多的作用于自身的基因,成为高等生物基因表达的重要调控分子。这是本文对miRNA的初始功能以及宏观进化过程中的功能演化提出的一个新的观点。  本文还通过基因表达谱以及小RNA测序技术对H1N1以及H5N1感染A549细胞后的mRNA以及miRNA表达情况进行分析,初步探讨人和流感病毒miRNA共同参与的基因调控作用。采用miRmat预测病毒的miRNA并结合Blastn和RNAhybrid对病毒的miRNA靶点进行预测。同时,通过分析H5N1、H1N1感染后宿主miRNA及mRNA的差异表达情况并构建差异表达调控网络来探究两种病毒造成致死率不同的原因。  研究结果表明miRNA的调控在一定程度上和病毒的致死率相关。靶点预测及统计分析结果说明,H5N1及H1N1感染后宿主细胞miRNA对病毒的可能的调控作用有所不同,具有低致死率的H1N1的基因更多地被宿主miRNA调控,而高致死率的H5N1的基因并没有显著的被宿主的miRNA作用。此外,在mRNA的分析中发现感染H5N1的细胞中有更多的细胞因子和免疫因子被激活,可能导致细胞内免疫风暴的出现,同时也暗示H5N1感染后导致更多的基因表达的变化,而这在一定程度上也和miRNA的调控有关。这些结果表明宿主miRNA的调节在一定程度上起着防御流感病毒的作用。
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