نقش ضد ویروسی مسیر small interfering RNA در سلول‌ها Spodoptera frugiperda (Sf9) در زمان آلودگی با Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus

کد مقاله : 1365-23IPPC
نویسندگان
1دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس
2تهران، اتوبان چمران، پل نصرف دانشگاه تربیت مدرس
3گروه حشره شناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس
4گروه حشره شناسی کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
چکیده
باکلوویروس‌ها از جمله مهم‌ترین عوامل بیوکنترل حشرات به خصوص حشرات راسته بالپولک‌داران می‌باشند. این خانواده از ویروس‌ها دامنه میزبانی محدود و توانایی بالایی در کنترل آفات دارند. بنابراین مطالعه در زمینه شناخت برهمکنش میزبان با ویروس اطلاعاتی در دست قرار خواهد داد که مسیر کاربرد این ویروس به عنوان عوامل بیوکنترل را هموار می‌نماید. براساس مطالعات انجام شده مسیر siRNA در حشرات به عنوان مهمترین مسیر ضد ویروسی شناخته می‌شود. بنابراین در این مطالعه به بررسی اهمیت مسیر siRNA در لاین سلولی Spodoptera frugiperda cell line (Sf9) و ویروس (AcMNPV)Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus پرداخته شد. برای این منظور ابتدا سلول‌ها به صورت تک لایه در فلاسک‌ های مخصوص در دمای 27 درجه سیلسیوس کشت و به ویروس آلوده شدند. سپس در ساعات 4، 8، 16، 24 و 48 ساعت بعد از آلودگی استخراج DNA انجام و میزان تکثیر ویروس با استفاده از روش qPCR و پرایمرهای ie-1 و RPL27 بررسی شد. در ادامه میزان بیان ژن‌های Dcr2 و Ago2 (از ژن‌های مهم در مسیر siRNA) مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور استخراج RNA از سلول‌های آلوده در ساعات بعد از آلودگی انجام و سپس cDNA برای هر نمونه ساخته شد. در نهایت میزان بیان ژن‌ها با روش RT-qPCR و با استفاده از پرایمرهای اختصاصی و پرایمر RPl27 به عنوان ژن رفرنس انجام شد. برای تایید اهمیت این مسیر در برهمنکش میزبان با ویروس از روش RNAi استفاده شد. به این صورت که ابتدا پرایمرهای T7 اختصاصی برای ژن‌هایDcr2 و Ago2 طراحی و در نهایت double-stranded RNA (dsRNA) برای هر دو ژن با استفاده از کیت MEGA Script شد. در این آزمایش GFP dsRNA به عنوان شاهد استفاده شد. سلول‌ها با ‌dsRNA ترنسفکت شدند. بعد از تایید کاهش در بیان ژن‌های مورد نظر با روش RT-qPCR، سلول‌ها با ویروس آلوده شده و بررسی میزان تکثیر ویروس با روش qPCR انجام شد. نتایج qPCR، تکثیر ویروس در ساعات بعد از آلودگی را اثبات کرد. براساس نتایج بررسی بیان ژن، میزان بیان ژن‌های Dcr2 و Ago2 به ترتیب در 8 و 16 ساعت بعد از آلودگی افزایش یافت. همچنین میزان تکثیر ویروس در حضور dsRNA ژن‌های ذکر شده افزایش پیدا کرد. کاهش در بیان ژن Dcr2 و Ago2 به ترتیب میزان تکثیر ویروس را دو و پنج برابر افزایش داد. بنابراین اگرچه میزان بیان ژن Dcr2 زودتر افزایش یافت با این وجود به نظر می‌رسد که ژن Ago2 اثر شدیدتری بر میزان تکثیر ویروس داشته باشد. با توجه به نتایج، پروتئین‌های Dcr2 و Ago2 در زمان آلودگی سلول به ویروس به عنوان مکانیسمی دفاعی عملکرده و از سلول در برابر تکثیر ویروس محافظت می‌نمایند. در مجموع این نتایج نشان دهنده اهمیت مسیر siRNA در دفاع ضد ویروسی می‌باشد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
The Antiviral role of small interfering RNA pathway in Spodoptera frugiperda cells (Sf9) against Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus
Authors
Naeime karamipour, Mohammad Mehrabadi, Yaghoub Fathipour, Ali Asghar Talebi
Abstract
Baculovirus are among the most important biocontrol agents, particularly for the control of lepidopteran pests. Their high pathogenicity and specificity make them attractive for pest control applications, particularly on crops where a complex of pests is established. Considering the importance of these viruses in pest control, better understanding of Baculovirus- host insect interaction is of interest. It is thought that siRNA pathway is the most important antiviral response in insects. In this study we assessed the role of siRNA pathway in Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) and Sf9cells interaction. The Sf9 cell line was maintained as a monolayer at 27°C. To determine the levels of viral DNA accumulation, DNA was extracted from AcMNPV-infected Sf9 cells at 4, 8, 16, 24 and 48 hours post infection (hpi) and quantitative PCR (qPCR) was performed using ie-1 (AcMNPV specific) and Rpl27 (reference) primers. To explore how Ago2 and Dcr2 gene expression altered during AcMNPV infection, the total RNA was extracted from mock and AcMNPV-infected Sf9 cells at 4, 8, 16, 24 and 48 hpi. These RNA samples were subjected to cDNA synthesis followed by RT-qPCR with the ie-1 and Rpl27 primers. Our results showed that the transcript level of Dcr2 and Ago2 significantly increased at 8 hpi and 16 hpi, respectively. Moreover, the expression of Ago2 gene was more than Dcr2 in mock and infected cells. To confirm the role of Ago2 and Dcr2 genes in antiviral response, RNAi was used to silence Dcr2 and Ago2 genes in Sf9 cells using specific double-stranded RNA (dsRNA). DsRNAs were in vitro synthesized using the MEGA Script kit. Also, dsRNA of Green Fluorescent Protein (dsGFP) was generated as control. After validation of gene silencing using RT-qPCR, the cells were infected with AcMNPV. Twenty-four hours later, viral DNA replication in the infected cells was quantified using qPCR. Reduction in the expression levels of Ago2 and Dcr2 genes improved AcMNPV replication (more than two folds) compared to the mock and dsGFP transfected cells. Although Dcr2 was induced earlier than Ago2 in the infected cells, our results showed that Ago2 has stronger effect on AcMNPV replication. In conclusion, the present study provide more evidence for importance of siRNA pathway in insect antiviral defense.
Keywords
Dcr2, Ago2, host-virus interactions