肠道病毒D68型感染A549细胞的动态转录组学分析
Dynamic transcriptomic analysis of A549 cells infected with enterovirus D68
摘要目的 通过分析肠道病毒D68型(enterovirus D68,EV-D68)感染A549细胞的转录组基因表达谱,筛选与病毒感染相关的关键基因及信号通路,初步解析其致病分子机制.方法 以感染复数(multiplicity of infection,MOI)0.1将EV-D68接种于A549细胞,于感染后6 h、12 h、24 h分别收集感染组与对照组的细胞,提取总RNA并进行转录组测序;筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),通过基因本体(Gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)功能富集分析解析DEGs的生物学功能,实时荧光定量反转录聚合酶链式反应(real-time quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,RT-qPCR)验证部分DEGs的转录水平.结果 在EV-D68感染A549细胞6 h、12 h和24 h分别鉴定出显著差异基因158个(上调139个、下调19个)、122个(上调78个、下调44个)和2 746个(上调1 484个、下调1 262个).功能富集与时序聚类分析表明,宿主应答呈现出阶段性和动态特征:感染早中期(6 h、12 h),DEGs主要集中于白细胞介素(interleukin,IL)-17、核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)及Janus激酶-信号转导与转录激活因子(Janus kinase-signal transducer and activator of transcription,JAK-STAT)等免疫炎症相关通路,以及细胞增殖负调控等生物过程,同时脂质代谢相关基因呈现阶段性上调;感染晚期(24 h),则显著富集于RNA聚合酶Ⅱ介导的转录负调控及补体与凝血级联等通路,伴随大量与细胞代谢及稳态维持相关的基因广泛下调,以及趋化因子的上调.此外,以肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)和丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)为代表的炎症相关信号通路在各个时间点持续富集.对部分DEGs进行RT-qPCR验证,结果与转录组测序一致.结论 本研究揭示了EV-D68感染A549细胞后宿主基因表达的动态变化,显示炎症反应通路(如TNF和MAPK)贯穿感染全过程,宿主状态呈现出阶段性变化,早中期表现出脂质代谢的重塑,晚期则伴随着趋化因子的释放、补体凝血系统激活以及细胞稳态失衡.本研究为进一步探究EV-D68诱发重症呼吸道疾病及哮喘的分子机制提供了参考.
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