計(jì)算分析皰疹病毒感染引起宿主基因轉(zhuǎn)錄組和表觀遺傳組的改變.pdf

1、Ⅰ型單純皰疹病毒(Herpes Simplex Virus typeⅠ，HSV-1)是一種雙鏈線性DNA病毒，基因組全長(zhǎng)152kb，可以編碼80個(gè)蛋白基因，超過(guò)80％的人被HSV-1感染。HSV-1從外周神經(jīng)節(jié)感覺(jué)神經(jīng)元進(jìn)入潛伏期感染。應(yīng)急信號(hào)可以引起HSV-1在感覺(jué)神經(jīng)元重激活，裂解感染確保表皮細(xì)胞神經(jīng)元活化，最終造成唇皰疹腦膜炎，甚至導(dǎo)致死亡。HSV-1裂解期感染是快速展開(kāi)，即早期基因(immediate early, IE)的表達(dá)

2、，包括ICP0和ICP4，這些基因的表達(dá)可以立即招募宿主的RNA聚合酶和其他的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，從而促使HSV-1病毒的早期基因的表達(dá)，準(zhǔn)備開(kāi)始病毒DNA的合成和晚期基因的表達(dá)，而晚期基因是在病毒感染6小時(shí)后才開(kāi)始表達(dá)的。在以上所提及的生物過(guò)程中，病毒可以利用宿主的調(diào)控因子，宿主的反應(yīng)和途徑來(lái)促進(jìn)病毒的復(fù)制。宿主細(xì)胞遭到病毒的入侵后，可以引起許多宿主反應(yīng)，比如激活干擾素途徑，DNA損傷反應(yīng)，凋亡和其他的抑制病毒增長(zhǎng)的機(jī)制。而病毒基因自身編碼

3、的蛋白因子可以抵抗以上所說(shuō)的宿主反應(yīng)，從而確保病毒可以順利地轉(zhuǎn)錄，基因組合成和組裝。比如ICP34.5是干擾INF-β途徑的關(guān)鍵性的病毒因子;ICP27和ICP22是宿主凋亡反應(yīng)的調(diào)控因子，通過(guò)失活A(yù)TR激酶來(lái)抑制DNA損傷反應(yīng);ICP0通過(guò)在DNA損傷反應(yīng)中替換宿主沉默復(fù)合物CoREST以及降解RNF8和RNF168，從而抑制宿主轉(zhuǎn)錄沉默活性;HSV-1也編碼ICP27來(lái)抑制RNA可變剪接和VHS降解宿主RNAs。盡管已經(jīng)有這些研究進(jìn)

4、展，但是病毒與宿主之間的表觀遺傳相互作用依然不是完全了解。
　　HSV-1在人類表皮細(xì)胞進(jìn)行裂解期感染并且劇烈的改變宿主細(xì)胞核。以前的DNA芯片分析感染的小鼠角膜和小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(MEF)，揭示廣泛的宿主基因表達(dá)譜的改變。在這里我們通過(guò)高通量測(cè)序RNA-seq，分析了HSV-1感染人類表皮纖維BJ細(xì)胞的RNA-seq，發(fā)現(xiàn)差異基因表達(dá)，可變剪接，可變加尾和基因變體變化。與對(duì)照組相比，HSV-1感染后引起978個(gè)上調(diào)基因和61個(gè)

5、下調(diào)基因，同時(shí)造成217個(gè)可變剪接，161個(gè)可變加尾和1827個(gè)基因異構(gòu)體。結(jié)果表明，我們發(fā)現(xiàn)超過(guò)700個(gè)基因的基因異構(gòu)體發(fā)生變化。有意思的是，GO分析揭示，參與神經(jīng)元生成的基因在病毒感染后顯著上調(diào)，而在可變剪接，可變加尾和基因異構(gòu)體方面沒(méi)有任何變化，表明可能是由于ICP0的去抑制，造成神經(jīng)元基因顯著上調(diào)。我們找到了許多病毒與宿主相互作用的重要基因，比如轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子brd2和cbx4。我們還發(fā)現(xiàn)了108個(gè)基因參與RNA代謝，包括選擇性降

6、解ARE元件細(xì)胞因子zfp36。分析結(jié)果揭示了許多新的參與病毒與宿主相互作用的基因，并且暗示可變剪接和可變加尾作為重要的機(jī)制，在病毒感染的細(xì)胞中產(chǎn)生新的調(diào)控功能。
　　有趣的是，病毒感染引起宿主染色質(zhì)急劇動(dòng)態(tài)重組，比如在全基因組中，將近90％的CTCF在病毒感染后缺失。高度誘導(dǎo)的基因傾向與CTCF相互作用，表明CTCF可能在高度調(diào)控的基因發(fā)揮重要的作用。RNA-seq和RNA PolⅡChIP-seq相比較，我們發(fā)現(xiàn)130個(gè)基因在