互作转录组肺炎双球菌与宿主的明争暗斗

各位美粉们，大家好。今天，美吉转录与调控事业部为大家送上一份互作大餐，诸位准备好了嘛？

肺炎想必大家都不陌生吧？通常我们看到的都是宿主宛如娇滴滴的林妹妹，被肺炎双球菌各种蹂躏。但宿主被压迫久了也是会反抗哒，以为我们都是吃素的么？那么他们是怎么对抗的呢？让我们看看如何通过互作转录组揭秘肺炎双球菌和宿主的“明争暗斗”吧。

文章简介

英文题目：Time-resolveddualRNA-seqrevealsextensiverewiringoflungepithelialandpneumococcaltranscriptomesduringearlyinfection

中文题目：dualRNA-seq研究不同侵染时期早期感染中肺炎双球菌和肺炎上皮细胞转录水平变化

期刊名：GenomeBiologyIF：11.

发表时间：

相关产品：互作转录组

测序平台：IlluminaHiseq平台

样品来源：肺炎双球菌早期感染的肺炎上皮细胞

研究背景

肺炎双球菌是引起肺炎的主要病原菌之一，其早期可以粘附在肺上皮细胞中从而致病。而目前对上皮细胞和肺炎双球菌之间相互作用研究甚少，因此，本文利用dualRNA-seq研究随着感染时间的延长，宿主与病原菌转录水平的变化。

材料与方法

选择感染复数为10MOI，分别取不同的感染时期（0、30、60、和mpi）（图1.a），研究肺炎双球菌荚膜有无（cps2E敲除会提高粘附能力）条件下（图1.b.c.e），宿主和病原菌之间的相互作用关系。本研究采用dualRNA-seq对早期侵染的肺上皮细胞和肺炎双球菌基因表达量分析，并对差异表达基因聚类分析，从而得到两者之间的相互作用关系（图1.f）。

图1早期侵染模型及分析流程

研究结果

1.qRT-PCR和GFP标记肺炎双球菌验证dualRNA-seq数据准确性

RNA-seq结果中，上皮细胞和肺炎双球菌中分别得到、个明显变化基因（FC2，p0.05）（图2.a）。进一步利用qRT-PCR实验验证10个上皮细胞基因和19个肺炎双球菌基因，PCA分析证明RNA-seq的准确性（图2.b）。另外，选取4个基因，构建GFP标记肺炎双球菌验证这些基因是否也在蛋白水平上发生变化（图2.c），结果显示转录水平和蛋白水平变化一致（图2.d）。

图2qRT-PCR和标记细菌验证RNA-seq数据准确性

2.肺炎双球菌粘附引起上皮细胞解毒相关通路变化

通过GO聚类分析发现17个基因与氧化还原反应有关（图3.a），而8个基因与谷胱甘肽依赖的解毒反应相关（图3.b），对RNA-seq中这8个基因进一步分析，发现与合成、解毒、配体、循环等相关，而且在肺炎双球菌侵入30-60mpi后，这8个基因都会有明显的上调（p0.05）（图3.c）。

图3上皮细胞中解毒相关基因变化

3.肺炎双球菌粘附抑制宿主免疫并激活自身糖输入

既然研究肺炎双球菌与上皮细胞的相互作用，那么肺炎双球菌是如何响应宿主的呢？我们发现，当敲除cps2E基因后，与野生型相比，宿主上皮细胞和肺炎双球菌中分别有个和个差异变化的基因（FC2，p0.05）（图4.a.d）。对宿主中60mpi侵染下的基因GO富集，发现与体液免疫相关，敲除cps2E和野生型相比，这一GOterm的IL8和DEFB1基因有明显差异（p0.05）（图4.b.c）。而在肺炎双球菌中，基因GO富集分析，发现除了一些未知功能的基因外，大部分与转运相关（图4.e）。同时RNA-seq和qRT-PCR也验证了这一结论。

图4肺炎双球菌粘附上皮细胞对宿主和自身的影响

研究结论

肺炎双球菌是引起肺炎的主要病原菌之一，本研究通过敲除与荚膜相关基因cps2E，改变肺炎双球菌粘附能力，并利用dualRNA-seq研究在不同侵染时期下，宿主上皮细胞和肺炎双球菌的相互作用关系：宿主可以利用解毒反应对抗肺炎双球菌，而细菌也会抑制宿主免疫更好侵染宿主。

文章亮点

1.文章利用dualRNA-seq技术研究宿主和病原菌的相互作用，无需对侵染和未侵染分离，只需构建一个文库，得到宿主和病原菌的信息，一举两得；

2.本文按照互作转录组的通用研究思路，分别在宿主和病原菌表达量和聚类分析上得出相互作用关系，很值得研究物种相互作用机制的同学借鉴呢。

参考文献

ApriantoR,SlagerJ,HolsappelS,etal.Time-resolveddualRNA-seqrevealsextensiverewiringoflungepithelialandpneumococcaltranscriptomesduringearlyinfection[J].GenomeBiology,,17(1).

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