客户文献山羊转录组分析揭示免疫相关基因的差异表达

云生物团队助力客户完成感染BVDV山羊外周血单个核细胞(PBMCs)中免疫相关基因表达差异的转录组分析,研究成果成功发表在BMC Genomics杂志(IF=3.501)。

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文章设计简洁明了,分析思路清晰,在转录组分析中值得借鉴。

研究背景

牛病毒性腹泻病毒(BVDV)是家庭和野生反刍动物重要的病毒病原体。小型反刍动物(山羊和绵羊)也是BVDV的易感宿主。BVDV感染可以干扰宿主的先天免疫和适应性免疫。为了进一步了解引起这些免疫的功能基因和作用机制,研究人员通过RNA-Seq技术研究了用BVDV-2感染的山羊外周血单核细胞(PBMC)的转录组分析。

研究设计

首先购买山羊,研究中所用的山羊接种了山羊痘病毒,口蹄疫病毒,小反刍兽疫病毒和Mycoplasma mycoides subsp.capri疫苗。分别使用RT-PCR、病毒中和试验进一步筛选动物的BVDV以及病毒特异性中和抗体。分别在感染BVDV病毒61224小时收集山羊(n = 3)全血,提取总RNA进行转录组分析。

研究结果

1、通过RT-PCRqRT-PCR测定,山羊PBMCBVDV-2成功感染。感染后12 hRNA-Seq分析结果显示感染和模拟感染的PBMC之间有499个差异表达的基因。在这些基因中,97个被上调,其余352个基因被下调。

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鉴定山羊PBMC中的病毒感染。A.在BVDV-2感染后6、12和24小时通过RT-PCR扩增5'UTR。泳道1:12hpi的模拟感染PBMC;泳道:6hpi感染的PBMC;泳道3:12hpi感染的PBMC;泳道4:24hpi感染的PBMC;泳道5:DNA Marker DL-2000 plus。B. 在不同时间点通过qRT-PCR检测山羊PBMC中的病毒基因组拷贝数。

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12hpi模拟和BVDV-2感染样品之间差异表达基因的总结

2GO富集分析发现鉴定的DEG在运动/定位、免疫应答、炎症反应、防御反应、细胞因子产生的调节等方面显著富集。

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3、为了进一步定义DEGs功能,进行了KEGG通路/富集分析。发现差异基因在15种通路中显著富集的:细胞因子-细胞因子受体相互作用,TNF信号通路,趋化因子信号通路,补体和凝血级联和NOD样受体信号通路等。

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4、蛋白与蛋白相互作用(PPI)网络分析表明大多数DEG与先天或适应性免疫应答,炎症反应和细胞因子/趋化因子介导的信号传导途径有关。在上调的基因中,TNF, IL-6, IL-10, IL-12B, GM -CSF, ICAM1, EDN1, CCL20,CXCL10CCL5位于网络的核心,并与许多其他DGE相连;对于下调基因,关键点包括CCL2, MAPK11, MAPK13, CSF1RLRRK1等,它们与更多基因相关。

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差异基因PPI网络基于STING分析结果和折叠变化信息。上调的基因以红色显示,下调的基因以蓝色显示,梯度显示表达程度。

5、为了进一步验证RNA-Seq数据,选择了18个与免疫应答相关的DEG用于qRT-PCR分析。RNA-SeqqRT-PCR结果之间的相关系数很高(R2 = 0.91)。通过Western印迹或ELISA进一步测定一些DEG,膜联蛋白A2的表达明显下降(下图a),TNF-α,GM-CSFIL-6的表达显着增加(下图b)。此外,Viperin(用作对照)表达显示感染组和模拟感染组之间没有变化,这与RNA-Seq结果一致。这些结果证实RNA-Seq鉴定的差异表达基因是可靠的。

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总之,山羊PBMCs的BVDV-2感染引起一系列与宿主免疫反应相关的DEG的转录变化,包括炎症、防御反应、细胞运动、细胞因子/趋化因子介导的信号传导等。研究通过RNA-Seq分析观察了BVDV-2感染的山羊PBMC中一系列免疫相关基因的变化。该结果将有助于探索和进一步了解宿主对山羊BVDV-2感染的反应。


参考文献
Transcriptome analysis reveals differential immune related genes expression in bovine viral diarrhea virus-2 infected goat peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). BMC Genomics, 2019.
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