果蠅RNA沉默抗病毒作用機制及其微進化研究

《果蠅RNA沉默抗病毒作用機制及其微進化研究》是依託中國科學技術大學，由吳清發擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：果蠅RNA沉默抗病毒作用機制及其微進化研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：吳清發
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

RNA沉默是果蠅抵抗外源病毒感染的主要機制，但果蠅針對單鏈和雙鏈RNA病毒的免疫反應不同，其對應的分子機制仍不清楚。我們將以野生型果蠅和RNA沉默通路中相關基因的突變體為研究對象，分別接種這些基因型果蠅單鏈和雙鏈RNA病毒後，研究它們的生存曲線和體內累積的病毒RNA量的相關性。我們將提取接種病毒後果蠅的總RNA，分別製備小RNA的cDNA文庫和RNA-seq庫，並進行深度測序。我們將通過對數據深度挖掘，來研究RNA沉默通路中各個基因抗病毒作用分子機制的差異，理解RNA沉默對單鏈和雙鏈RNA病毒免疫作用差異的分子基礎，建立RNA沉默抗病毒機制和其它抗病毒機制間的聯繫。我們還將研究果蠅的基因組變異，特別是引起抗病毒基因功能和表達水平改變的變異，和天然潛伏病毒之間互作的微進化關係。通過本課題的研究，將深入理解果蠅的RNA沉默抗病毒機制的分子基礎、寄主和潛伏病毒互相適應的微進化關係等重要科學問題。

結題摘要

果蠅是研究天然免疫的良好模式生物、具有易飼養維護、世代時間短、遺傳背景清晰、遺傳資源豐富和研究手段多等優點。目前認為果蠅中RNA沉默是主要的抗病毒機制，但果蠅RNA沉默抗病毒機制研究並不充分，特別是自然感染果蠅的單鏈DCV病毒和雙鏈DXV病毒。 果蠅接種DCV後導致果蠅死亡。 DCV病毒也能潛伏感染果蠅，果蠅體內的免疫基因的表達與病毒複製形成穩定的平衡關係。因此理解果蠅個體體內RNA沉默通路中各基因對DCV和DXV病毒作用的分子機制；研究導致果蠅的免疫基因表達譜差異的遺傳機制具有重要科學意義。基於課題設定的研究目標，我們在研究內容上圍繞“RNA沉默抗單鏈和雙鏈RNA 病毒的分子機制研究”和“果蠅RNA沉默抗病毒機制的微進化研究”兩個相互聯繫的子課題展開，並取得如下重要進展：（1）RNA沉默抗單鏈和雙鏈RNA病毒的分子機制研究。將DCV和DXV病毒分別注射dcr-2, loqs, r2d2和ago2果蠅突變體，這些果蠅突變體的存活率及體內檢出的病毒含量存在明顯差別；分離這些突變體果蠅的總RNA, 構建小RNA文庫和RNA-seq文庫，並進行深度測序。生物信息學分析表明DCV和DXV病毒的小RNA在這些突變體中的分布特性存在顯著的差異。（2）潛伏感染DCV果蠅的篩選和進化分析。對1000多株果蠅進行篩選鑑定, 獲得潛伏感染DCV的果蠅18株。提取這些潛伏感染DCV果蠅的總RNA, 構建RNA-seq文庫，進行深度測序。發現與病毒濃度呈正相關的基因主要與有絲分裂、雌性減數分裂及天然免疫反應有關。我們還發現在高濃度DCV病毒潛伏感染下， Jak-STAT通路的配體Upd2基因上調，而抑制Jak-STAT通路的SOCS基因下調，表明JAK-STAT通路可能參與DCV潛伏感染中宿主的抗病毒反應。我們還發展了一種生物信息學方法來評估和DCV含量正相關的信號通路，我們發現Wnt信號通路和FoxO信號通路在DCV潛伏感染的果蠅中分別被抑制和激活。（3）鑑定發現新的抗病毒基因dip1。 我們通過S2細胞的體外敲除實驗，證實了Dip1在細胞水平上具有抗病毒作用。通過對dip1基因突變果蠅分析，發現突變型果蠅對DCV病毒易感，並且這種高死亡率和果蠅體內的DCV病毒的複製量正相關。我們的結果加深了對果蠅RNA沉默抗DCV和DXV病毒的分子機制的了解。