鸡RNA编辑酶基因的扩增、鉴定及其对NDV增殖的影响

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weifeng151
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RNA编辑酶作用于宿主细胞或病毒RNA,通过对转录过程中核苷酸残基的加工,如插入、删除或取代,产生不同于模板的RNA序列,编码蛋白的同功异构体,从而大幅度增加编码蛋白质的多样性。目前已经发现的RNA编辑酶来自于两大蛋白家族:双链RNA特异性腺苷脱氨酶(adenosine deaminase acting on double-stranded RNA,ADAR)家族和载脂蛋白B mRNA编辑酶催化多肽(apolipoprotein B mRNA-editing enzyme,catalytic polypeptide,APOBEC)家族。ADAR类RNA编辑酶广泛存在于从线虫到人的各种生物细胞中,由于它可以作用于特定双链结构的RNA,使某位点上的腺苷脱氨基变成肌苷(A→I)而得名。哺乳动物中已发现四种ADAR成员:ADAR1、ADAR2、ADAR3及TENR(testis-expressed RNA-binding protein)。APOBEC家族成员主要分为活化诱导胞嘧啶脱氨酶(activation-induced cytidine deaminase,AID)和APOBEC成员两类,其中只有AID,APOBEC1,APOBEC3G和APOBEC4蛋白具有RNA编辑酶功能,但具体机制尚不明了。最新研究指出,宿主体内RNA编辑酶对病毒感染具有两方面的影响:一方面,RNA编辑酶作为一种抗病毒因子,通过诱导病毒RNA的突变而发挥抑制病毒增殖的作用;另一方面,RNA编辑酶低频的突变增加了病毒的序列多样性,可能因此加速病毒的进化。禽类是否存有RNA编辑酶,大致分布情况及其潜在的功能尚不清楚,为此我们开展了以下研究:  一、鸡RNA编辑酶ADAR1,ADAR2,AID和APOBCE4基因的克隆及序列分析  为鉴定鸡是否表达RNA编辑酶,本研究首先根据NCBI公布的鸡全基因组序列进行生物信息学分析,预测鸡体内存在四种RNA编辑酶:ADAR1,ADAR2,AID和APOBCE4。分别设计PCR引物,在CEF细胞、鸡淋巴细胞以及不同的组织脏器的cDNA样品中扩增四种RNA编辑酶基因。结果在CEF中扩增出ADAR1和ADAR2基因,在鸡法氏囊中扩增出AID基因以及在淋巴细胞中扩增出APOBEC4基因,初步证实鸡体内存在此四种RNA编辑酶。通过对此四种基因的克隆表达获得全长序列,并进行序列分析。结果发现,鸡源ADAR1与人和鼠核苷酸序列同源性分别为64.6%和60.6%;鸡源ADAR2与人源、鼠源的氨基酸序列同源性较高,分别达到83.9%和82.9%,而其三个主要的功能区与人源基因高度同源;鸡源AID与人源、鼠源的氨基酸序列同源率分别达到89.9%和89.4%,鸡源APOBEC4与人和鼠核苷酸序列同源性分别为58.8%和57.1%。由此可以初步推断,鸡源ADAR2和AID可能具有与人源RNA编辑酶类似的编辑功能。本研究首次扩增出鸡四种RNA编辑酶基因,回答了鸡体内是否存在RNA编辑酶的问题,为后续验证RNA编辑酶功能奠定了基础。  二、鸡源ADAR2蛋白原核表达及多克隆抗体的制备  本研究首次克隆出鸡源ADAR2基因,为了检测其蛋白表达情况我们制备了ADAR2蛋白的多克隆抗体。设计引物扩增ADAR2基因羧基端结构域基因,连入原核表达载体,构建了表达ADAR2羧基端片段的原核表达质粒;通过优化不同IPTG浓度和诱导时间等参数条件,确定最适于蛋白片段表达的诱导条件。继而使用最佳诱导条件,对ADAR2分段原核表达质粒进行大量诱导表达,蛋白定量及纯化后免疫6周龄小鼠。每隔两周免疫一次,共免疫四次。最后一次免疫之后收获小鼠血清,并进行检测。通过ELISA、Western-Blot和IFA实验验证该多克隆抗体能够特异性与鸡ADAR2蛋白反应,为后续不同细胞和组织上ADAR2蛋白表达的鉴定提供了方便和严谨的检测方法。  三、四种RNA编辑酶在鸡体内分布及其对NDV增殖影响的初步研究  为了解四种RNA编辑酶在鸡体内的分布情况,本研究建立并优化ADAR1、ADAR2、AID和APOBEC4的实时定量RT-PCR(rRT-PCR)检测方法,对CEF细胞、DF1细胞及淋巴细胞等原代细胞以及鸡体内四种酶的表达和大致分布进行测定。结果显示,在健康成年鸡脏器中四种RNA编辑酶mRNA均有不同水平的表达,不同RNA编辑酶mRNA含量在同一组织中表达水平不同,而同一种RNA编辑酶不同组织中表达含量存在明显的差异。结合Western-Blot对蛋白表达的检测结果,确定鸡细胞中可以稳定表达四种RNA编辑酶。ADAR1/ADAR2/AID/APOEBC4蛋白表达含量最高的脏器分别为气囊、肺脏、法氏囊和肝脏。进一步的研究证实,NDV感染能够引起鸡原代细胞中内源性RNA编辑酶mRNA水平的上调;SPF鸡感染NDV后,不同组织脏器中四种RNA编辑酶均出现不同程度上调,尤其以免疫器官最为显著。为验证编辑酶对NDV增殖的影响,分别使用四种RNA编辑酶基因构建的真核表达质粒转染HeLa细胞,之后收集不同感染时间点的细胞样品,检测其中NP含量差异。最终证实ADAR1,ADAR2,AID和APOBEC四种RNA编辑酶能不同程度地抑制NDV的复制。  综上,本研究首次克隆、鉴定了四种鸡源RNA编辑酶基因,通过建立四种RNA编辑酶rRT-PCR检测方法和制备多克隆抗体,对鸡源细胞和鸡体内四种RNA酶的表达和大致分布进行测定,最终证实NDV感染后能够诱导RNA编辑酶的上调,而四种RNA编辑酶均可以不同程度地抑制NDV复制的功能,其中APOBEC4的作用最为明显。
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