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马立克病病毒编码miR-M6-5p通过靶向UL19基因抑制病毒复制:一种新型病毒自调控机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月28日 来源:Veterinary Microbiology 2.4
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研究人员针对马立克病病毒(MDV)编码的miR-M6-5p如何调控病毒复制的机制展开研究,发现该miRNA通过直接靶向病毒主要衣壳蛋白编码基因UL19(VP5),抑制衣壳组装从而降低病毒粒子产量。这一发现揭示了病毒miRNA通过靶向自身结构基因实现复制自调控的新模式,为理解疱疹病毒致病机制及开发新型抗病毒策略提供了理论依据。
马立克病(Marek's disease, MD)是困扰全球家禽业的"头号杀手",这种由马立克病病毒(Marek's disease virus, MDV)引发的传染性肿瘤疾病,每年造成超过10亿美元的经济损失。虽然疫苗自20世纪60年代就开始使用,但现有疫苗只能预防肿瘤发生,无法阻断病毒感染,导致超强毒力MDV株系不断涌现。作为α疱疹病毒家族成员,MDV与人类EB病毒(Epstein-Barr virus)和卡波西肉瘤相关疱疹病毒(Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus, KSHV)具有相似致癌特性,因此也是研究疱疹病毒致瘤机制的理想模型。
MDV基因组编码26个microRNA(miRNA),这些长约22nt的小RNA分子在病毒复制和致瘤过程中发挥关键作用。其中miR-M4作为细胞miR-155的病毒同源物,已被证实是MDV致瘤的主要驱动因子。然而,其他病毒miRNA的功能机制仍如"黑箱"般神秘。北京市农林科学院畜牧兽医研究所的研究团队在前期工作中发现,MDV编码的miR-M6-5p能显著抑制病毒在鸡胚成纤维细胞(CEFs)中的复制,但这一现象背后的分子机制尚不清楚。
为揭开这一谜团,研究人员通过PARCLIP(光活化核糖核苷增强交联免疫沉淀)技术锁定病毒主要衣壳蛋白VP5的编码基因UL19作为miR-M6-5p的潜在靶标。实验证实,miR-M6-5p通过结合UL19 mRNA的3'UTR区域,显著抑制VP5蛋白表达。当人为过表达miR-M6-5p时,病毒粒子产量明显下降;而敲除该miRNA则导致VP5表达上调伴随病毒复制增强。更关键的是,UL19基因缺失的MDV突变体完全丧失复制能力,无法组装完整衣壳结构。这些发现首次揭示病毒miRNA可通过靶向自身结构基因实现复制调控的"自我刹车"机制,相关成果发表在《Veterinary Microbiology》。
关键技术方法:
研究采用生物信息学预测结合PARCLIP技术鉴定miR-M6-5p靶基因;通过双荧光素酶报告系统验证miRNA与靶基因3'UTR的相互作用;利用CRISPR-Cas9构建miR-M6-5p敲除株和UL19缺失突变体;采用Western blot和透射电镜分析蛋白表达及病毒粒子形态;病毒滴度测定使用标准空斑试验。所有实验均在SPF鸡胚来源的CEFs和DF-1细胞系中进行。
主要研究结果:
病毒主要衣壳蛋白编码基因UL19是miR-M6-5p的直接靶标
通过PARCLIP数据分析和序列比对,发现UL19 mRNA 3'UTR存在与miR-M6-5p种子区完全互补的结合位点。双荧光素酶报告实验证实,miR-M6-5p可特异性抑制含野生型UL19 3'UTR的报告基因活性,而突变结合位点后此效应消失。
miR-M6-5p通过下调UL19表达抑制病毒复制
过表达miR-M6-5p使VP5蛋白水平降低62%,病毒滴度下降3.5倍;反之,敲除该miRNA导致VP5表达增加2.1倍,病毒产量提升4倍。透射电镜显示miR-M6-5p过表达组中未成熟衣壳比例显著升高。
UL19缺失导致病毒复制完全缺陷
构建的UL19缺失突变体在CEFs中无法产生感染性病毒粒子,电镜观察发现仅存在空衣壳结构,证实VP5对病毒形态发生不可或缺。
讨论与意义:
这项研究首次阐明MDV编码的miRNA可通过"自我靶向"机制调控病毒复制的新范式。与传统认知不同,miR-M6-5p不是通过调控宿主基因,而是直接靶向病毒自身的结构基因UL19,通过精确控制衣壳蛋白表达水平来平衡病毒复制效率。这种"自杀式调控"可能帮助病毒在急性感染期避免过度复制引发的宿主免疫清除,为潜伏感染创造条件。
从进化角度看,疱疹病毒编码的miRNA多倾向于调控宿主基因以创造有利的细胞内环境,而本研究发现的病毒miRNA自我调控机制拓展了对病毒-宿主互作的认知边界。在应用层面,针对UL19-miR-M6-5p互作界面的干预可能成为新型抗病毒策略的开发靶点,特别是当前MDV疫苗面临免疫逃逸威胁的背景下,这种基于病毒自身调控网络的靶向设计具有独特优势。
该研究也存在若干待解问题:UL19调控是否影响其他病毒基因的表达级联?miR-M6-5p在不同感染阶段的动态表达模式如何?回答这些问题将有助于更全面理解MDV复制的时空调控网络。总体而言,这项工作为疱疹病毒miRNA功能研究提供了范式转变,也为应对当前 poultry health 领域的重大挑战提供了新思路。
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