牛病毒性腹泻病毒感染中 miR-221 调控 ATG7 介导自噬通路影响病毒复制的机制探秘及潜在治疗新方向

《Irish Veterinary Journal》：Reduction of microRNA-221 in BVDV infection enhances viral replication by targeting the ATG7-mediated autophagy pathway

为探究牛病毒性腹泻病毒（BVDV）复制机制及防治策略，华南农业大学和吉林大学研究人员开展了 BVDV 感染与 miR-221、ATG7-LC3 通路关系的研究。结果发现 BVDV 感染下调 miR-221，激活 ATG7-LC3 通路促进病毒复制，该研究为防治 BVDV 感染提供新思路。

　　牛病毒性腹泻（Bovine viral diarrhoea，BVD）在全球范围内严重影响畜牧业经济，其罪魁祸首牛病毒性腹泻病毒（Bovine viral diarrhoea virus，BVDV）能在牛群中建立持续感染，不断传播病毒。而且，BVDV 不仅在牛群中肆虐，还能感染多种家养和野生动物，引发类似病症，不同物种间的接触又加剧了病毒传播。然而，BVDV 与宿主之间复杂的分子相互作用却一直不为人知。

为了深入了解这一现象背后的机制，来自华南农业大学兽医学院和吉林大学兽医学院的研究人员展开了相关研究。他们的研究成果发表在《Irish Veterinary Journal》上，为防治 BVDV 感染带来了新的希望。

研究人员采用了多种关键技术方法。在细胞和病毒培养方面，培养了 Madin-Darby 牛肾（MDBK）细胞和人胚胎肾 293T（HEK293T）细胞，并对 BVDV 进行培养和滴度测定。通过高通量测序数据分析筛选差异表达的 miRNA，运用 RNA 分离和定量 PCR 验证 miRNA 表达水平。构建 miRNA 和质粒，进行双荧光素酶报告实验验证 miRNA 靶点，还利用电子显微镜、Western blot、免疫沉淀和激光共聚焦显微镜技术研究细胞自噬和蛋白相互作用。

研究结果如下：

• Bta-miR-221 表达变化：研究人员构建 miRNA 文库，经分析发现 BVDV 感染细胞后，bta-miR-221 表达显著下调。通过聚类热图、火山图、基因本体（GO）分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析，明确了差异表达 miRNA 的特征和功能，进而选择 12 种差异显著的 miRNA 进行 qPCR 验证，确定 bta-miR-221 为后续研究重点。
• Bta-miR-221 对 BVDV 复制的影响：转染 bta-miR-221 模拟物（mimics）和抑制剂后感染 BVDV，检测发现 bta-miR-221 mimics 在感染后 24、48 小时显著降低 BVDV 5’UTR mRNA 表达和 E2 蛋白水平，而抑制剂则使二者显著升高，表明 bta-miR-221 对 BVDV 复制的调节作用具有时间依赖性，感染后 48 小时内作用最明显。
• Bta-miR-221 靶向 ATG7：生物信息学预测 ATG7 是 bta-miR-221 的下游靶基因。双荧光素酶报告实验证实 bta-miR-221 mimics 可降低野生型 ATG7-3’UTR 载体荧光素酶活性，而突变体不受影响。qPCR 和 Western blot 实验表明，bta-miR-221 mimics 降低 ATG7 mRNA 和蛋白表达，抑制剂则使其升高，揭示了 bta-miR-221 与 ATG7 之间的负向调控关系。
• BVDV 诱导细胞自噬：透射电镜观察到 BVDV 感染细胞中自噬泡和自噬溶酶体数量显著增加。qPCR 和 Western blot 分析发现，感染后 ATG7 mRNA 和蛋白表达上调，自噬底物蛋白 p62 水平下降，LC3-II/LC3-I 比值升高，表明 BVDV 感染可诱导 MDBK 细胞自噬，且呈时间依赖性。
• Bta-miR-221 介导的 ATG7-LC3 自噬通路：激光共聚焦显微镜观察到 LC3 主要位于细胞核，ATG7 位于细胞质，二者共转染后在细胞质有明显共定位。转染 bta-miR-221 mimics 或抑制剂后发现，mimics 抑制 LC3 和 ATG7 共定位，而抑制剂促进共定位，免疫沉淀实验进一步验证了 ATG7 和 LC3 的相互作用，表明 bta-miR-221 通过影响 ATG7-LC3 相互作用调节细胞自噬。

研究结论和讨论部分指出，BVDV 感染通过下调 bta-miR-221，激活 ATG7-LC3 自噬通路促进自身复制，而 bta-miR-221 则抑制 BVDV 复制。该研究揭示了 BVDV 与宿主细胞自噬的复杂相互作用机制，为深入理解病毒致病机制提供了新视角，也为开发基于调节 miR-221 和 ATG7-LC3 通路的抗病毒疗法提供了理论依据，在抗病毒研究领域具有重要意义。