【摘 要】
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猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)是生猪养殖中最具危害性的病原之一,能够引发母猪繁殖障碍、仔猪出现呼吸道疾病、生长性能降低、并继发其他疾病导致猪死亡等。外泌体是由细胞分泌释放的生物性小囊泡,可作为细胞间通讯的介质,在病毒感染、抗原呈递、抑制/促进机体免疫等方面发挥着独特作用。本研究利用PRRSV NADC30-like CHsx1401毒株人工感染42日龄仔猪并分离出血清外泌体,利用多组学研究方
【基金项目】
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广西创新驱动发展专项,桂科 AA17204029,种猪数字化高效繁育新技术与产业化应用,2017/09-2020/12; 国家现代农业产业技术体系,nycytxgxcxtd-15-01,广西生猪产业创新团队建设,2018-2022; 中国农业科学院创新工程项目(ASTIP-IAS02);
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猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)是生猪养殖中最具危害性的病原之一,能够引发母猪繁殖障碍、仔猪出现呼吸道疾病、生长性能降低、并继发其他疾病导致猪死亡等。外泌体是由细胞分泌释放的生物性小囊泡,可作为细胞间通讯的介质,在病毒感染、抗原呈递、抑制/促进机体免疫等方面发挥着独特作用。本研究利用PRRSV NADC30-like CHsx1401毒株人工感染42日龄仔猪并分离出血清外泌体,利用多组学研究方法,从多维度剖析PRRSV感染前(对照组)后(实验组)猪血清外泌体中的mi RNA、蛋白质及代谢物差异,旨在阐明调控PRRSV感染中的血清外泌体转录组表达变化、蛋白质及代谢水平变化,并鉴定外泌体中与PRRSV感染后免疫调节机制相关的关键潜在功能分子,并为PRRSV抗病研究提供潜在分子标记。本文的主要研究内容及结果如下:(一)仔猪感染PRRSV前后的血液指标差异比较及外泌体的分离与鉴定对感染前PRRSV阴性(0 day)以及感染后抗原阳性(7 day)仔猪血液的生理生化指标进行测定,发现生理指标LY、MPV、MO%以及生化指标AST、LDH在感染前后存在显著差异。使用基于膜亲和技术的外泌体分离试剂盒从感染前后仔猪血清中分离外泌体,并利用TEM、NAT及Western blot方法分别检测其形状、尺寸及特征蛋白。结果发现:(1)猪血清外泌体形状呈中间凹陷的茶托或圆盘状;(2)外泌体的粒径主要集中在72.25 nm附近,平均直径为76.22 nm;(3)特征蛋白CD9、CD81在分离的外泌体样品中高度表达。综上,形状、粒径以及蛋白特征均符合外泌体表征,提示所获得的血清提取物为外泌体。(二)血清外泌体mi RNA分析基于高通量测序技术,在感染前后的血清外泌体中共鉴定到305种mi RNAs,其中有33种mi RNAs在组间表达差异显著(13种上调,20种下调)。对CHsx1401基因组进行序列保守性分析,共发现8个保守性区段,其中,在最接近CHsx1401基因组3’UTR的保守区段中共预测有16种差异表达mi RNAs与之结合,包括5种能够与CHsx1401 3’UTR结合的mi RNAs(ssc-mi R-34c、ssc-mi R-375、ssc-mi R-378、ssc-mi R-486、ssc-mi R-6529)。进一步分析发现,差异表达mi RNAs的靶基因广泛参与外泌体功能相关和先天性免疫相关的信号通路,并筛选到18种与PRRSV感染、免疫相关的差异表达mi RNAs,可作为外泌体参与调控PRRSV病毒感染的潜在功能分子。(三)血清外泌体TMT标记定量蛋白质组学分析基于LC/MS-MS质谱分析技术,共鉴定到145种感染前后差异表达的外泌体蛋白质。差异表达的蛋白质广泛参与先天性和适应性免疫相关的信号通路。其中,14-3-3蛋白家族、热休克蛋白90α家族及补体因子等在血清外泌体差异表达蛋白质互作网络中处于核心位置,可能作为外泌体中抗PRRSV感染的重要候选蛋白质。(四)血清外泌体非靶向代谢组学分析基于UPLC-MS超高效液质联用技术,共鉴定到343种外泌体代谢物,其中,在正、负离子模式下分别获得34和7种感染前后的差异表达代谢物。差异代谢物主要在色氨酸代谢、初级胆汁酸生物合成、泛酸和辅酶A生物合成等信号通路中显著富集。进一步分析发现,血清外泌体中色氨酸、L-犬尿氨酸、2-花生四烯酸甘油、磷脂酰胆碱及鞘磷脂等代谢物可能与PRRSV感染后的免疫进程有关,并利用ROC分析筛选出15种在PRRSV感染过程中发挥功能的潜在生物标志代谢物。综上,本研究通过多组学分析方法,比较感染PRRSV NADC30-like CHsx1401毒株前后血清外泌体中mi RNA、蛋白质及代谢物的表达量变化,并利用生物信息学分析方法,筛选获得与外泌体调控PRRSV感染进程的潜在功能分子。本研究为进一步探究PRRSV病毒在猪体内引发的免疫应答的分子机制提供新的视角,并为利用外泌体防治PRRSV感染方面提供理论依据。
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