2018-10-17
發表期刊：International Journal o f Molecular Sciences
影響因子：3.687
派森諾生物與武漢輕工大學攜手合作，通過 Illumina HiSeq 4000高通量測序平臺，應用轉錄組測序方法，對感染副豬嗜血桿菌的豬主動脈血管內皮細胞（PAVEC）的轉錄水平的變化進行了分析，揭示了副豬嗜血桿菌引起的血管損傷的可能機制。作者付書林和通訊作者邱銀生關于PAVEC轉錄組測序的研究成果《Transcriptional Profiling of Host Cell Responses to Virulent Haemophilus parasuis: New Insights into Pathogenesis》于2018年4月29日發表在《International Journal of Molecular Sciences》上。
研究簡介：
副豬嗜血桿菌是一種小的革蘭氏陰性煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）依賴性細菌，是巴斯德氏菌科的成員。它是豬Gl?sser氏病的致病因子，可引起血管損傷，可以造成養豬生產中巨大的經濟損失。Gl?sser氏病的典型特征是多漿膜炎，腦膜炎和關節炎。作為豬中細菌性呼吸道病原體之一，控制副豬嗜血桿菌引起的感染是至關重要的。迄今為止，副豬嗜血桿菌的發病機制尚未得到詳細解決。
細菌可以啟動與靶細胞的多種細胞組分的相互作用并影響宿主細胞基因的轉錄和表達。因此，當試圖理解細菌和宿主細胞之間的相互作用時，初始和隨后的宿主細胞對細菌的反應是重要的，可以在轉錄水平上確定。本文研究感染了高毒力的副豬嗜血桿菌分離株的PAVECs的轉錄組，以分析感染期間宿主細胞的反應。研究結果將有助于更好地了解副豬嗜血桿菌引起的血管損傷機制，并可能為控制和預防感染提供新的靶點。
研究方法：
研究結果：
1. 轉錄組測序和注釋
RNA-seq測序結果顯示如下 結果表明，這些高質量測序數據可用于進一步分析。
2. 差異表達基因DEG鑒定
感染副豬嗜血桿菌的PAVEC顯示出更高程度的差異表達。轉錄表達譜的差異分析表明，281個基因顯著改變（≥2倍變化，p <0.05）; 其中236個被上調，45個被下調。
差異基因火山圖
3. 副豬嗜血桿菌感染引發PAVEC基因表達特征的功能注釋
為了研究宿主細胞對副豬嗜血桿菌感染的反應，通過使用GO分類和KEGG途徑作為生物信息學工具，確定它們的富集分析，來表征281個DEG。225個基因（89.7％）被分配到GO類別。在生物過程組中，代謝過程，生物調節和信號轉導是豐富的類別，其他類別是運輸過程和免疫系統過程。在分子過程中，豐富的類別是結合，轉運蛋白活性和調節功能。
GO富集分析結果
KEGG分析顯示DEGs主要參與信號轉導，傳感器系統和免疫等。此外，還研究了涉及主要代謝和信號傳導途徑的DEG。主要代謝途徑和信號通路為Rap1信號通路，內吞作用，FoxO信號通路，內質網蛋白加工，黃體酮介導的卵母細胞成熟，cAMP信號通路，PI3K / Akt信號通路，Toll樣受體信號通路和細胞凋亡，和其他調節途徑。
KEGG富集分析
使用Sus scrofa數據庫選擇參與主要和有趣途徑并且可能與血管損傷相關的DEG用于KEGG分析。下圖顯示了相同途徑中所選DEGs的預測關聯網絡。在DEGs中，7種基因（ATF6B，PKN2，PTEN，IL7R，F2R，SGK1和FGF16）被上調并位于PI3K / Akt信號傳導途徑中，這是大多數DEG參與的途徑。一個上調的DEG，ENSSSCG00000000175，參與血管平滑肌收縮途徑。
在這些DEG中，大多數蛋白質分子是彼此相關的關鍵分子。這些信號傳導途徑的激活可能是導致副豬嗜血桿菌引起的血管損傷的重要因素。
PI3K-AKT信號通路分析
4. STRING分析主要通路上的差異基因的相互作用
通過使用STRING分析DEGs，來預測蛋白質與DEGs編碼的蛋白質之間的相互作用網絡。參與主要途徑的12個差異基因網絡是使用STRING v10數據庫構建的，以展示這些基因之間聯系的復雜性。大多數DEGs彼此密切相關，并展示了一個協調的互動網絡，而一些蛋白質沒有相互聯系。蛋白質和蛋白質之間的網絡相互作用分析推測，在副豬嗜血桿菌感染后，所選擇的DEG的串擾協同誘導血管炎癥和損傷。
12個選擇的差異基因的STRING分析
5. DEG的 RT-qPCR驗證
選擇五個功能類別中的12個DEG用于qRT-PCR驗證RNA-seq的數據，并將實時qRT-PCR的基因表達與RNA-seq的數據進行比較。 在所選擇的12個基因中，9個基因（PARD6G，MRAS，FGF16，IL7R，ATF6B，PTEN，SGK1，CDKN2D）與RNA-seq數據比較時，表現出相似的表達水平。基于實時qRT-PCR方法，另一基因（F2R）未顯示表達水平的明顯變化。 此外，10個經核實的DEGs被上調，只有一個被下調。
RT-qPCR驗證轉錄組測序數據
原文索引：
Fu S, Guo J, Li R, et al. Transcriptional Profiling of Host Cell Responses to Virulent Haemophilus parasuis: New Insights into Pathogenesis.[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2018, 19(5).
文章鏈接： http://europepmc.org/abstract/MED/29710817
