عملکرد ضد ویروسی مسیر microRNA در سلول‌های Spodoptera frugiperda (Sf9) آلوده با Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus

کد مقاله : 1371-23IPPC
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
گسترش مقاومت آفات به حشره کش ها و آلودگی محیط زیست، اهمیت استفاده از روش‌های جایگزین برای کنترل آفات را نمایان می‌کند. عوامل کنترل زیستی از جمله بیمارگرها دارای پتانسیل بالقوه در کنترل آفات بوده و می‌توانند جایگزین مناسبی برای سموم شیمیایی باشند. باکلویروس‌ها ازجمله مهم‌ترین بیمارگرهای حشرات هستند که دامنه میزبانی محدود آن‌ها شرایط مناسبی را برای کاربرد به عنوان سموم میکروبی فراهم می‌نماید. بنابراین شناخت و بررسی جنبه‌های مختلف برهمکنش میزبان با باکلوویروس‌ها دارای اهمیت ویژه است. مسیر microRNA (miRNA) از جمله مکانیسم‌های اپی‌ژنتیکی در سلول می‌باشد. سلول با بهره گیری از این روش قادر به تنظیم بیان ژن‌های خود و تغییر سریع در الگوی بیان ژن در صورت دریافت سیگنال‌های محیطی می‌باشد. همچنین اهمیت این مسیر در پاسخ ضد ویروسی در مورد تعدادی از ویروس‌ها در حشرات به اثبات رسیده است. این پژوهش بر روی لاین سلولی Spodoptera frugiperda cell line (Sf9) و ویروس (AcMNPV)Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus برای تعیین اهمیت مسیر microRNA در این برهمکنش انجام شد. برای این منظور ابتدا توالی‌های ژن‌های مهم این مسیر از جمله Dcr1، Ago1، Exp5 و Ran از پایگاه اطلاعاتی NCBI (National Center for Biotechnology Information) تهیه شدند. طراحی پرایمر براساس توالی‌های به دست آمده و با استفاده از نرم افزارهای primer3plus و Oligo7 انجام شد. به منظور بررسی میزان بیان این ژن‌ها، استخراج RAN در ساعات 4، 8، 16، 24 و 48 ساعت بعد از آلودگی انجام و cDNA برای هر نمونه ساخته شد. بررسی بیان ژن با روش RT-qPCR و با پرایمر اختصاصی هر ژن و پرایمر Rpl27 به عنوان ژن رفرنس انجام گردید. برای تایید اهمیت این مسیر در دفاع ضد ویروسی، پرایمرهای T7 جهت ساخت double-stranded RNA (dsRNA) برای ژن‌هایDcr1 و Ago1 طراحی شد. ساخت dsRNA با استفاده از کیت MEGA Script انجام گردید. در این آزمایش GFP dsRNA به عنوان شاهد استفاده شد. در ادامه سلول‌ها با dsRNA این ژن‌ها 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 با استفاده از پرایمرهای ie-1 و Rpl27 انجام شد. براساس نتایج، میزان بیان ژن‌های Dcr1، Ago1 و Exp5 در 16 ساعت بعد از آلودگی افزایش یافت؛ این در حالی است که میزان بیان ژن Ran در 24 ساعت بعد از آلودگی کاهش یافت. کاهش در میزان بیان Ran، از انتقال miRNA‌های میزبان به سیتوپلاسم جلوگیری می‌نماید. به نظر می‌رسد که افزایش بیان در سایر ژن های این مسیر، راهکار سلول برای مقابله با کاهش میزان پروتئین Ran باشد. نتایج خاموشی ژن‌هایDcr1 و Ago1 نشان داد که میزان تکثیر ویروس با کاهش بیان این ژن‌ها افزایش می‌یابد. در مجموع نتایج این پژوهش نشان دهنده اهمیت مسیر miRNA در برهمکنش AcMNPV با میزبان خود می‌باشد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Antiviral function of microRNA pathway in Spodoptera frugiperda cells (Sf9) against Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus
Authors
Naeime karamipour, Mohammad Mehrabadi, Yaghoub Fathipour, Ali Asghar Talebi
Abstract
Baculoviruses are important insect pathogen with narrow host rang and great potential in pest control. As a result, they can be considered as promising agents for use as biopesticides. Therefore understanding the molecular mechanisms underlying Baculovirus-host insect interaction would help to produce and apply these viruses more efficiently in biological control programs. MicroRNA pathway is an important epigenetic mechanism in eukaryote cells. Organisms utilize miRNA pathway to regulate gene expression and altered the gene expression pattern in different situation. Given high transcriptional reprogramming has occurred after viral infection in insects, we hypothesized that miRNA pathway may have functioned in this interaction. In the present study we investigated the importance of microRNA pathway in the interaction of Spodoptera frugiperda cells (Sf9) and Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus (AcMNPV). To do this, we obtained sequence of important genes in the miRNA pathway (i.e.Ago1, Dcr1, Exp5 and Ran) from National Center for Biotechnology Information (NCBI). Specific primers targeting these genes were designed using primer3plus and Oligo7 softwares. To assess the gene expression in the mock and AcMNPV-infected cells, total RNA was extracted from the mock and the infected cells at 4, 8, 16, 24, 48 hours post infection (hpi). The RNA samples were subjected to cDNA synthesis and RT-qPCR was carried out utilizing the specific primers and Rpl27 primer as the reference gene. Our results showed that the expression levels of Ago1, Dcr1 and Exp5 were increased at 16 hpi whereas the expression level of Ran gene was reduced at 24 hpi. Reduction in expression of Ran protein prevents miRNA transfer from nuclei to cytoplasm thereby decreases cellular miRNA levels in the cytoplasm. However, it seems that increasing in expression levels of other genes are to compensate Ran downregulation. For functional analysis of Ago1 and Dcr1, RNAi was used to suppress Ago1 and Dcr1 expression. DsRNA was synthesized using MEGA Script kit according the manufacturer’s instruction. DsRNA of Green Fluorescent Protein (dsGFP) was also generated and used as the control. After confirmation of Ago1 and Dcr1 suppression by RNAi, cells were infected with AcMNPV and the viral DNA replication quantified with qPCR method using ie-1primer. RNAi of Ago1 and Dcr1 genes enhanced viral replication highlighting the antiviral effect of microRNA pathway. Overall our results indicated that microRNA pathway has important role in cellular antiviral response.
Keywords
Dcr1, Ago1, host-virus interactions