非編碼RNA在傳染性法氏囊病病毒感染中的研究進展

劉偉燁,黃雪偉

(青島農業大學動物醫學院,青島 266100)

傳染性法氏囊病(infectious bursal disease,IBD)是由雞傳染性法氏囊病病毒(infectious bursal disease virus,IBDV)引起的主要危害3～6周齡雞的免疫抑制性疾病。該病最早暴發于美國特拉華州的甘布羅地區,因此又被稱為“Gumboro病”[1]。自1962年由Cosgrove首次報道以來,該病己成為危害養禽業的重大疾病,并形成世界范圍內的大流行[2]。1979年,在我國廣州首次發現該病,并在20世紀90年代發現IBDV超強毒株(very virulent IBDV, vvIBDV)的流行,這給家禽養殖業帶來了巨大的經濟損失。雖然目前疫苗的使用使IBD得到一定的控制,但隨著IBDV新型變異毒株和新型強毒株的不斷出現和免疫失敗等問題[3],給防控帶來了新的挑戰。因此,全面了解IBDV與宿主之間潛在的相互作用將有助于新型疫苗的開發。

病毒感染宿主,一方面病毒可依賴宿主環境完成復制周期,影響宿主細胞的合成、代謝以及其他正常的生理功能,最終導致宿主發病;另一方面,為了抵抗病原體,宿主也會產生復雜的抗病毒免疫反應[4]。天然免疫應答是宿主抵御病毒入侵的第一道防線,宿主的模式識別受體(pattern recognition receptor,PRRs)通過識別病原生物的病原相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)激活免疫信號通路,實現信號轉導,從而誘導抗病毒蛋白干擾素的分泌。同時,病原體也發展了多種機制來逃避宿主的免疫應答。因此,病毒和宿主之間的“戰爭”持續不斷。在大多數情況下,使用疫苗可以有效地預防和控制疫區雞群中IBD的暴發。然而,由于IBDV變異毒株不斷進化,很難及時開發出預防和控制IBD的高效疫苗。因此,深入研究IBDV的致病機理,研制新型有效的IBDV疫苗是當務之急。目前,科研人員已從RNA水平探究了IBDV的致病機理,這將為開發IBDV新型疫苗提供重要的線索。本文綜述了宿主miRNAs、lncRNAs和circRNAs在IBDV感染中的作用,以期為研制新型IBDV疫苗或優化現有的疫苗提高免疫效果以避法氏囊損傷和免疫抑制提供理論指導。

1 IBDV概述

IBDV屬于雙RNA病毒科(Birnaviridae),禽雙RNA病毒屬(Avibirnavirus),病毒粒子為二十面體,無囊膜(圖1A)。IBDV基因組是由編碼五種病毒蛋白的雙鏈RNA組成,包括A、B兩個節段[5](圖1B)。A節段長度為3.2 kb,由兩個重疊的開放閱讀框(open reading frame,ORF)組成。ORF1主要編碼病毒蛋白VP5(17 ku);ORF2編碼一個多聚蛋白前體(pVP2-VP4-VP3),經VP4剪切后產生衣殼蛋白VP2(48.5 ku)、支架蛋白VP3(28 ku)和絲氨酸蛋白酶VP4(25 ku)。B節段全長2.8kb,僅含1個ORF,編碼VP1蛋白(90 ku),也是該病毒特有的RNA依賴的RNA聚合酶。IBDV共編碼5個蛋白,其中VP1、VP2和VP3為病毒的結構蛋白,VP4和VP5為病毒的非結構蛋白。

A. IBDV病毒粒子結構圖;B. IBDV基因組結構圖。圖片引自ViralZone(http://viralzone.expasy.org/all_by_protein/572.html)A. The viral structure of IBDV; B. The viral structure of IBDV. Image is cited from ViralZone (http://viralzone.expasy.org/all_by_protein/572.html) 圖1 IBDV病毒粒子結構圖及其基因組結構Fig.1 The viral structure and genome of IBDV

近年來,科研人員發現IBDV引起的免疫抑制一方面與細胞凋亡有關,另一方面IBDV感染抑制了宿主細胞的天然免疫應答[6]。據報道,在病毒感染早期,IBDV通過表達病毒蛋白VP5與宿主細胞P85α蛋白相互作用抑制細胞凋亡,從而促進病毒復制[7]。在IBDV感染晚期,VP5通過與宿主細胞電壓依賴性陰離子通道(voltage-dependent anion channel 2,VDAC2)以及活化的蛋白激酶C1受體(receptor of activated protein kinase C1,RACK1)相互作用誘導細胞凋亡,促進病毒復制[8]。此外,IBDV也可以通過VP2降解細胞抗凋亡蛋白ORAOV1誘導細胞凋亡,進而促進病毒復制[9]。在IBDV介導的天然免疫應答方面,有研究顯示VP3可以通過與病毒基因組dsRNA結合抑制宿主細胞受體黑色素瘤分化相關基因5(melanoma differentiation-associated gene 5,MDA5)對病毒dsRNA的識別,從而抑制IFN-β的產生[10]。另外,VP3也可通過與宿主細胞蛋白雙鏈RNA依賴性蛋白激酶(double-stranded RNA-dependent protein kinase,PKR)及核糖體蛋白L18(ribosomal protein L18,RPL18)互作形成復合物抑制天然免疫反應,促進病毒復制[11]。IBDV VP4能夠作為干擾素(interferon,IFN)抑制劑,通過與糖皮質激素誘導的亮氨酸拉鏈(glucocorticoid induced leucine zipper,GILZ)相互作用抑制Ⅰ型IFN的表達[12]。以上研究結果表明,IBDV VP2和VP5可以通過與宿主蛋白相互作用影響細胞凋亡,IBDV VP3和VP4可以通過與宿主蛋白相互作用抑制宿主細胞的天然免疫應答,因此IBDV VP2-VP5是IBDV重要的蛋白,并通過其蛋白與宿主蛋白結合引起機體的免疫抑制。

隨著研究的深入,科研人員還發現IBDV不僅通過表達病毒蛋白發揮致病作用,還通過廣泛調控宿主ncRNA表達影響免疫信號轉導、病毒復制和細胞凋亡。NcRNA是一種不編碼蛋白質的RNA,據報道75%的人類基因組被轉錄成RNA,只有3%被轉錄成mRNA,因此體內豐富的ncRNA在多種生物過程中發揮著至關重要的作用,包括癌癥、腫瘤和心血管疾病等[13-14]。根據長度、結構和位置,ncRNA可以分為miRNA、lncRNA和circRNA[15]。已有研究證實,在IBDV感染過程中,miRNAs、lncRNAs和circRNAs均發揮至關重要的調控作用,尤其是miRNAs。如果宿主與IBDV在蛋白質水平上的相互作用視為入侵者(病原體)和防御者(宿主細胞)之間“戰斗的前線”[16],那么它們在RNA水平上的“戰斗”可以被視為隱藏的前線。

2 miRNA在IBDV感染中的作用

miRNA是細胞內源表達的一類長度為18～25 nt的非編碼單鏈RNA分子,廣泛存在于微生物、植物和動物中,主要通過靶向作用于特定的mRNA調控相關基因的表達。miRNA是研究最廣泛的調節靶基因表達的小分子ncRNA,據預測miRNA負責調控約60%編碼基因的表達,影響細胞周期與凋亡[17-18]、免疫應答以及腫瘤細胞的形成與分化[19]等多種生物過程。近年來,研究人員發現IBDV感染引起宿主細胞內多種miRNAs差異表達,例如Lin等[20]在IBDV感染的雞骨髓源樹突狀細胞(chicken bone marrow-derived dendritic cells,chBM-DCs)中檢測到18個miRNA轉錄本差異表達,利用KEGG和BIOCARTA數據庫分析發現,這些差異表達的miRNAs的靶基因主要富集于MAPK、mTOR、神經營養因子等信號通路中。此外,從vvIBDV感染的法氏囊組織中鑒定出77個miRNAs差異表達,其中miR-1684b-3p、gga-miR-1788-3p和gga-miR-3530-5p的表達水平變化尤其顯著,其潛在靶基因包括THBS1、STAT1、STAT3和MYD88[21]。由此表明,上述miRNAs可能在細胞凋亡、炎癥和IFN反應中發揮重要作用,但其所發揮的具體作用及其機制仍需要進一步確定。

目前,許多研究表明在IBDV感染中miRNAs參與細胞免疫應答、細胞凋亡和病毒復制等生物進程[22-23]。然而,如表1、圖2所示,miRNAs對病毒復制的影響十分復雜[24-50]。一方面,宿主miRNAs可以充當抑制病毒復制的活性因子限制病毒復制,包括gga-miR-130b、gga-miR-454、gga-miR-155、gga-miR-27b-3p和gga-miR-21-5p等;另一方面,miRNAs也可以抑制宿主防御增強病毒復制,包括gga-miR-9、gga-miR-2127、gga-miR-142-5p、gga-miR-6655-5p和gga-miR-16-5p等[16]。

表1 非編碼RNA在宿主對IBDV感染反應中的調控作用Table 1 The roles of non-coding RNA in the host response to IBDV infection

Seg A. IBDV基因組A節段;Seg B. IBDV基因組B節段;SOCS1/3/5/6. 細胞因子信號傳導抑制因子1/3/5/6;TANK. TRAF家族成員相關的NF-κB激活劑;IRF2/8. 干擾素調節因子2/8;MDA5. 黑色素瘤分化相關基因5;Bcl2. B淋巴細胞瘤-2;TLR3. Toll樣受體3Seg A. IBDV genome segment A; Seg B. IBDV genome segment B; SOCS1/3/5/6. Suppressor of cytokine signaling 1/3/5/6; TANK. TRAF family member-associated NF-κB activator; IRF7. Interferon regulatory factor 7; IRF8. Interferon regulatory factor 8; MDA5. Melanoma differentiation-associated gene 5; Bcl2. B-cell lymphoma-2; TLR3. Toll-like receptors 3圖2 非編碼RNA在宿主對IBDV感染反應中的作用示意圖Fig.2 Schematic diagram of the roles of non-coding RNA in host response to IBDV infection

2.1 宿主miRNAs作為抑制病毒復制活性因子的研究進展

2.1.1 gga-miR-130b 據報道,IBDV感染DF-1細胞后296個miRNAs差異表達,其中gga-miR-130b在IBDV感染后顯著上調,進一步研究表明gga-miR-130b可以通過直接靶向細胞因子信號傳導抑制蛋白5(suppressors of cytokine signaling 5,SOCS5)間接抑制IBDV復制,也可以通過直接靶向IBDV基因組A節段直接抑制或降解病毒蛋白[24]。SOCS5是SOCS家族的一員,作為細胞因子受體信號傳導的負調控因子,能夠直接與JAK激酶結構域結合,抑制JAK1和JAK2的磷酸化,進而負調控JAK-STAT信號通路以防止過度免疫反應[25-27]。在這項研究中,gga-miR-130b通過抑制SOCS5的表達間接上調STAT1、STAT3和STAT6 mRNA表達以及STAT1的磷酸化水平,激活Ⅰ型IFN信號通路,從而發揮抗病毒作用[24]。此外,大多數IBDV經典毒株和弱毒株中A節段相對保守[28],gga-miR-130b可以與其靶向結合抑制IBDV復制。但是,vvIBDV基因組與gga-miR-130b的結合位點存在突變,因此vvIBDV或許可以通過自身的突變和進化來逃避宿主的免疫反應。除IBDV外,gga-miR-130b還可作為對抗豬繁殖與呼吸綜合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)的抗病毒因子[29],這表明gga-miR-130b有可能成為治療病毒性疾病的新靶點。

2.1.2 gga-miR-454 gga-miR-454在IBDV感染細胞中顯著降低,過表達gga-miR-454顯著上調IFN-β和IRF3的表達,從而抑制IBDV的復制[30]。與gga-miR-130b類似,gga-miR-454通過兩種機制抑制IBDV的復制。一方面,gga-miR-454通過靶向IBDV基因組B節段直接抑制或降解病毒蛋白[30]。值得注意的是,IBDV B節段上gga-miR-454的靶序列(TGCACT)在IBDV經典毒株和弱毒株如IBDV Lx、Cu-1和B87中相對保守,但在IBDV超強毒株如Gx、HK46和UK661毒株中已進化為TGCACC/G,所以gga-miR-454與IBDV超強毒株靶向結合的穩定性降低。由此,IBDV毒株基因組與gga-miR-454和gga-miR-130b結合能力的不同可能導致了IBDV弱毒株和超強毒株之間致病性的差異。另一方面,gga-miR-454也可通過靶向SOCS6上調IFN-β的表達,從而抑制IBDV復制[30]。據報道,hsa-miR-454能夠直接靶向人類肝細胞系中的SOCS6,促進肝腫瘤細胞的擴增[31],這表明gga-miR-454和SOCS6之間可能存在廣泛的相互作用。然而,與gga-miR-130b不同的是,IBDV感染后,DF-1細胞中gga-miR-454-3p的表達水平顯著降低[30],由此說明gga-miR-454在IBDV感染中不能發揮抗病毒活性。但是,IBDV感染抑制gga-miR-454表達的潛在機制值得進一步研究。

2.1.3 gga-miR-155 gga-miR-155是一種典型的多功能miRNA,位于人類21號染色體和雞1號染色體。gga-miR-155涉及多種作用,包括腫瘤和癌癥的發生與發展、免疫調節以及抗病毒反應[32]。據報道,gga-miR-155可以通過靶向SOCS1和TANK增強Ⅰ型IFN信號傳導,從而抑制IBDV復制[23]。另外,Yao等[33]發現網狀內皮增生病病毒(reticuloendotheliosis virus,REV)也可以上調雞胚成纖維細胞(chick embryo fibroblast,CEF)中gga-miR-155的表達,gga-miR-155通過靶向caspase 6和FOXO3a抑制細胞凋亡和加速細胞周期,從而提高REV感染CEFs的活力;Yang等[34]發現gga-miR-155可以通過靶向FOXO3/IRF7途徑激活Ⅰ型IFN信號通路,從而抑制腸道病毒71(enterovirus 71,EV71)的復制。以上研究表明,在宿主抵御病毒感染過程中,gga-miR-155是一種重要的抗病毒因子。同時,gga-miR-155也是一種腫瘤相關miRNA。有研究表明,gga-miR-155在乳腺癌、宮頸癌、胰腺癌、肺癌和其他實體惡性腫瘤中異常表達,而在大多數癌癥中,gga-miR-155的高表達水平與腫瘤亞型、臨床病理標志物和低生存率相關[35]。因此,gga-miR-155表達的分子機制值得進一步深入探討。近期研究人員揭示了IBDV誘導gga-miR-155表達上調的分子機制。研究發現,IBDV通過TBK1-IRF7信號通路上調轉錄因子GATA結合蛋白3(GATA binding protein 3,GATA3)的表達,磷酸化后的GATA3轉運至細胞核中通過與gga-miR-155啟動子結合上調gga-miR-155的表達[36]。由此,關于IBDV感染如何引起宿主gga-miR-155表達變化得到了充分認識。

2.1.4 gga-miR-21-5p gga-miR-21-5p是一種原癌基因,靶向人和雞的多種抑癌基因,包括程序性細胞凋亡因子4(programmed cell death 4,PDCD4)、磷酸酶和張力蛋白同源物(phosphatase and tensin homolog,PTEN)[37-39]。研究發現,gga-miR-21-5p在IBDV感染的雞法氏囊細胞中表達量顯著上調,并通過直接靶向VP1 mRNA的22 nt區域阻斷其翻譯,從而抑制IBDV復制[40]。值得注意的是,VP1的22 nt序列在IBDV菌株中具有廣譜性和保守性,該短序列對VP1在IBDV復制中的RNA依賴性RNA聚合酶功能也至關重要,因此gga-miR-21-5p可能被用作新的抗病毒藥物開發的潛在靶點[40]。

2.1.5 gga-miR-27b-3p 與gga-miR-21-5p類似的是,gga-miR-27b-3p在IBDV感染的細胞中表達量也顯著增加,并可通過靶向SOCS3和SOCS6(JAK-STAT信號的負調控因子)上調STAT1、STAT6的表達和STAT3、STAT1磷酸化,促進Ⅰ-IFN表達,從而抑制IBDV復制[41]。除了雞,miR-27b在哺乳動物的宿主抗病毒免疫反應中也起著至關重要的作用。例如,Zhao等[42]發現miR-27b通過靶向runt相關轉錄因子1(runt related transcription factor 1,RUNX1)抑制傳染性胃腸炎病毒(transmissible gastroenteritis virus,TGEV)誘導的細胞凋亡;Wang等[43]研究表明miR-27b可以抑制豬流行性腹瀉病毒(porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)和豬輪狀病毒(porcine epidemic diarrhea virus and,PoRV)的復制。因此,miR-27b在宿主抵抗病毒感染過程中起到廣譜抗病毒的作用。

2.2 宿主miRNAs作為促進病毒復制活性因子的研究進展

有些miRNAs也可通過與抗病毒相關的基因結合降低其表達,從而促進IBDV復制。雞缺乏維甲酸誘導基因-I(retinoic-acid-inducible gene I,RIG-I),因此chMDA5是雞的關鍵模式識別受體,可通過識別病毒啟動機體的天然免疫應答過程[51]。已有研究表明,gga-miR-142-5p可降低chMDA5蛋白的表達,并通過IRF7依賴的途徑降低IFN-β和Mx啟動子的活性,從而促進IBDV復制[44]。gga-miR-9和gga-miR-2127可分別通過靶向抗病毒基因IRF2和p53抑制宿主抗病毒反應,從而也促進IBDV復制[45-46]。在H9N2亞型禽流感病毒(avian influenza virus,AIV)感染過程中,gga-miR-2127也可通過靶向p53促進病毒復制[47]。gga-miR-6655-5p可作用于TLR3的3′UTR負調控chTLR3的表達,抑制IFN-β啟動子和Mx啟動子活性,從而促進IBDV復制水平[48]。除此之外,據報道gga-miR-16-5p也在IBDV感染中發揮重要作用[22]。gga-miR-16被認為是一種能夠通過抑制人類癌癥細胞增殖和促進細胞凋亡的腫瘤抑制劑,包括兩個同源成員:gga-miR-16-1和gga-miR-16-2,gga-miR-16-5p是gga-miR-16-1/gga-miR-16-2的成熟形式[49]。Duan等[22]研究發現,gga-miR-16-5p通過直接靶向宿主細胞中B 細胞淋巴瘤2(B-cell lymphoma 2,Bcl2),誘導DF-1細胞凋亡,促進IBDV復制。宿主細胞的凋亡對病毒的影響具有雙面性,這取決于病毒感染的時間。例如,IBDV感染早期細胞凋亡會限制病毒的復制[7],而IBDV感染后期細胞凋亡的發生有利于病毒的復制和傳播[52]。gga-miR-16-5p在IBDV感染過程中似乎被病毒巧妙地操縱,在感染后期誘導細胞凋亡以促進其復制。

3 LncRNAs在IBDV感染中的作用

LncRNAs是一種長度大于200個核苷酸,無明顯ORF的非編碼RNA。最初lncRNAs分子被認為是基因組轉錄的“噪音”,不具有生物學功能[53]。盡管Borsani等[54]于1991年在《Nature》發表文章指出,lncRNA-Xist參與調控X染色體失活過程。但是,由于lncRNAs表達水平很低,在當時并未引起廣大學者的重視。隨著人類基因組計劃的完成和測序技術的發展,研究人員發現,僅有1.5%～2%的基因序列轉錄成具有蛋白質編碼功能的mRNA,80%以上的基因組轉錄為ncRNAs,其中大部分為lncRNAs[55]。2007年,斯坦福大學張元豪(Howard Chang)教授團隊在《Cell》發表文章指出,lncRNA-HOTAIR可以通過與多梳抑制性復合物2(polycomb repressive complexes,PRC2)相互作用,調控組蛋白H3第27位賴氨酸三甲基化(H3K27 me3),使該染色體區段處于封閉狀態,沉默靶基因的表達[56]。研究結果表明,lncRNAs具有生物學功能,并在表觀遺傳修飾方面發揮重要的調控作用。

近年來,隨著新一代高通量測序技術的發展,大量的lncRNAs被鑒定,越來越多的研究表明,lncRNAs可通過與DNA、RNA、轉錄因子、功能蛋白結合,在生物體內廣泛參與染色質修飾、基因轉錄以及轉錄后翻譯等生物學過程[57];同時,在細胞周期與凋亡、細胞分化和免疫反應中也發揮著重要的調控作用[58-59]。目前,許多研究發現,病毒感染宿主細胞會引起細胞內許多lncRNAs表達水平發生改變,而其中一些異常表達的lncRNAs能夠通過調控模式識別受體、轉錄因子(transcription factors,TFs)、干擾素刺激基因(interferon-stimulated genes,ISGs)的表達,發揮抗病毒作用[60-62]。

近年來,許多研究表明lncRNAs在IBDV感染中發揮重要的調控作用。Lin等[20]通過微陣列技術對IBDV感染的chBM-DCs進行了轉錄組學分析。結果顯示,IBDV感染chBM-DCs后,許多lncRNAs表達水平發生變化,并且這些差異表達的lncRNAs的靶基因主要富集于JAK-STAT和MAPK信號通路中[20]。作者對IBDV弱毒株感染的細胞進行RNA測序,發現IBDV感染后,細胞中許多lncRNAs差異表達,如LOC101748245、LOC107053553、LOC107055337等,且差異表達的lncRNAs的靶基因主要富集于Toll-like受體、RIG-I受體、NF-κB和Ⅰ型干擾素等相關免疫信號通路中[50]。這些結果表明lncRNAs在宿主抵抗IBDV感染的過程中可能發揮重要作用。進而,作者首先選擇lncRNA-locl07051710和IRF8作為研究對象,探究了其在IBDV感染中的作用。研究發現,locl07051710可以通過上調干擾素調節因子8(interferon regulatory factor 8,IRF8)的表達,促進Ⅰ型IFN(IFN-α、IFN-β)和干擾素刺激基因(PKP、Mx1)的表達,抑制IBDV復制[50](表1/圖2)。由此確定,lncRNAs可以通過調控抗病毒基因的表達抑制IBDV復制,在宿主抗IBDV感染過程中發揮著重要的作用。

此外,作者對IBDV超強毒株感染的法氏囊組織進行RNA測序,研究發現272個lncRNAs差異表達,差異表達的靶基因主要富集在JAK-STAT信號通路、核糖體和Toll-like受體信號通路中,提示JAK-STAT信號通路、核糖體和Toll-like受體信號通路參與vvIBDV感染法氏囊進程中[63]。JAK-STAT和Toll樣受體被研究者廣而熟知,Toll樣受體信號通路可促進許多炎癥細胞因子的表達[64],JAK-STAT信號通路是一條由細胞因子刺激的信號轉導通路,參與細胞凋亡和免疫調節等過程[65],說明差異表達的lncRNAs在先天性免疫應答和細胞凋亡中均可能發揮重要調控作用。LncRNA通過調控靶基因的方式發揮其作用,因此作者預測了差異表達lncRNAs的靶基因。結果顯示vvIBDV感染后,loc107053928、loc107054815、loc107053352和loc107053557顯著上調,經生物信息學分析發現這些lncRNAs的靶基因為STAT1、STAT3、STAT4、TRIM25和IFIH1,同樣,這些靶基因經vvIBDV感染后在法氏囊中表達量也顯著上調[63]。這些數據支持了loc107053928、loc107054815、loc107053352和loc107053557通過調控各自相應的靶基因STAT1、STAT3、STAT4、TRIM25和IFIH1的表達水平而參與了vvIBDV感染后法氏囊組織內宿主細胞的免疫調控,也說明這些lncRNAs可能通過JAK-STAT信號通路調控其靶基因STAT1、STAT3、STAT4、TRIM25和IFIH1表達在宿主抗病毒反應中發揮重要作用[63]。

4 CircRNAs在IBDV感染中的作用

CircRNAs是一種共價閉合的環狀ncRNA,廣泛分布在真核生物中。Hsu等[66]于1979年首次發現circRNAs,在之后的一段時間內一直被認為是病毒基因組或信使RNA前體選擇性剪接的副產物,并未受到太多關注。近年發現,circRNAs可作為誘餌、轉運蛋白或支架與RNA結合蛋白(RNA binding protein,RBP)相互作用來調節基因表達和翻譯,進而參與腫瘤的發生與發展過程[67]。重要的是,研究人員發現circRNAs也可以作為miRNA海綿,通過與各種miRNAs結合來抑制其靶基因活性[68]。目前,越來越多的研究報道circRNAs參與了病毒-宿主的相互作用[69]。

近期,作者通過RNA測序探究了circRNAs在vvIBDV感染的法氏囊組織中的表達譜變化。結果發現,63個circRNA上調,80個circRNA下調[63],且表達水平普遍低于mRNAs和lncRNAs。人類正常組織和癌癥組織中的大多數circRNAs的豐度也較低,因此這可能是pre-mRNA剪接的副產物[70-71]。同時,通過構建的circRNA-miRNA-mRNA網絡發現,circRNA novel_circ_00574和novel_circ_00469在vvIBDV感染的雞法氏囊中顯著增加,并且它們分別通過與miR-1587-x和miR-4507-y結合,潛在地靶向參與免疫相關基因,例如STAT1和IRF7,這表明circRNA在宿主抵抗IBDV感染中也發揮作用[63],但仍需要進一步的研究來確定circRNA在IBDV感染中的潛在調控機制。

總的來說,宿主ncRNA參與了宿主與IBDV之間的“戰斗”,其中在這一過程中,miRNAs得到了最廣泛的研究。miRNAs可以通過兩種方式發揮抗病毒作用:第一種是直接靶向病毒基因組以抑制病毒復制(gga-miR-130b→片段A,gga-miR-454→片段B和gga-miR-21-5p→VP1 mRNA);第二種是通過靶向宿主細胞中抗病毒免疫應答的負調節因子來抑制IBDV的復制(gga-miR-130b→SOCS5、gga-miR-454→SOCS6、gga-miR-27-3p→SOCS3和SOCS6、gga-miR-6655-5p→TLR3、gga-miR-155→SOCS1和TANK)。因此,gga-miR-130b、gga-miR-454、gga-miR-155、gga-miR-27b-3p和gga-miR-21-5p等miRNAs可以作為新的抗病毒藥物開發的潛在靶點。除此之外,許多研究也已證實在IBDV感染的細胞和組織中,許多lncRNAs和circRNAs差異表達,表明這些差異表達的lncRNAs和circRNAs在IBDV感染中也可能發揮重要的調控作用。

5 展 望

目前,IBD呈世界分布,時常零星暴發,尚未得到有效防控,尤其是新的變異株的不斷出現,仍然威脅著全球家禽養殖業。因此,深入研究IBDV致病機理,開發有效、安全的新型理想的IBDV疫苗是當務之急。NcRNA具有高豐度和多功能等生物學特征,全面研究其在宿主抵抗IBDV感染反應中的作用將有助于發現能有效控制IBDV感染的新策略。現已證實,ncRNAs是介導宿主和IBDV之間博弈的重要工具,深入研究ncRNAs和IBDV之間作用關系與調控機制,將對研制有效的新型抗IBDV藥物提供一定基礎和幫助。譬如,在新型IBDV疫苗研制中,可以通過關鍵氨基酸位點基因突變結合反向遺傳操作技術獲得改造病毒,在RNA層面上阻斷病毒的致病作用,獲得理想的弱毒(或無毒)活疫苗,同時保留疫苗毒株的免疫原性。這種既保留免疫原性又以克服免疫抑制和組織損傷的新型IBDV疫苗的研制和應用將極大提高雞群成活率,降低死淘率,提高養禽業的經濟效益。

此外,從目前來看,miRNAs在IBDV感染中的作用已被深入研究,lncRNAs和circRNAs在IBDV感染中的作用也已引起國內學者的關注,但研究主要集中于對IBDV感染的細胞或組織進行RNA測序獲得大量差異表達的lncRNAs/circRNAs,缺乏對lncRNAs/circRNAs的功能分析以及lncRNAs/circRNAs如何調控。關于lncRNA和circRNA與IBDV復制之間的研究報道較少的原因可能有以下幾點:(1)相較于miRNAs,lncRNAs和circRNAs的發現及其研究相對較晚;(2)有些lncRNAs和circRNAs的基因序列較長,調控機制比較復雜,加大了研究人員的科研難度。那么,在RNA水平上,宿主-IBDV相互作用待解決的問題主要是:通過測序結果和lncRNAs/circRNAs功能分析,明確更多參與宿主-IBDV相互作用的lncRNAs/circRNAs,以期為IBDV的感染與致病機制研究提供理論參考和新思路。