基于CRISPR技术筛选鉴定微孢子虫感染导致宿主细胞死亡的关键基因

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900364
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0405.动物资源与保护
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Microsporidia are a group of fungi-related unicellular parasites that lead an obligate intracellular parasitic life. The infestation of microsporidia caused enormous financial losses in economical animals, even poses a threat to human health. However, the mechanism of how host response to microsporidia is remain unclear. In this study, we performed a genome-scale CRISPR/Cas9 knockout screen in BmE cells with the first identified microsporidia, Nosema bombycis (N.b). Several genes involved in STING, autophagy, Apoptosis and ECM receptor interaction pathways were highly enriched post-N.b selection. Then we found the survival rate of BmSTING knockout silkworm were increased post N.b infection, suggest that the resistance of silkworm to microsporidia were enhanced via knockout of BmSTING. We also observed that BmSTING overexpression effectively inhibits N.b replication in BmE cells, the cell proliferation promoted by N.b were also inhibited. Combined with references, we hypothesized that STING activates autophagy and apoptosis to response to microsporidia. Based on the results of pre-experimental methods, we will constructed the knockout pool based on STING mechanism and further study the relative molecular mechanisms that how host response to microsporidia, which provides new molecular targets for protecting host from microsporidia.Based on the results of pre-experimental methods, we will further study the relative molecular mechanisms that how host response to microsporidia, which provides new molecular targets for protecting host from microsporidia.
微孢子虫是一种单细胞真核专性寄生微生物,其感染对经济动物饲养甚至人类健康都具有重大威胁。目前宿主应答微孢子虫感染增殖的关键机制尚未阐明。我们利用微孢子虫对基于CRISPR-cas9技术构建的全基因组敲除细胞库筛选,发现STING,autophagy, 泛素蛋白酶体等信号机制在微孢子虫诱导的宿主细胞死亡中发挥着关键作用。在家蚕中敲除BmSTING,其微孢子虫感染后的死亡率显著下降;而在细胞中过表达BmSTING,细胞内的微孢子虫减少,同时由微孢子虫感染促进的细胞增殖受到显著抑制。结合文献报道,我们推测,STING可能通过调控细胞的自噬和凋亡来控制微孢子虫的感染增殖。在预实验基础上,本项目拟通过构建基于STING相关机制的细胞敲除文库进一步筛选影响微孢子感染的关键基因,并在家蚕和果蝇中利用细胞自噬、细胞凋亡,免疫沉淀等实验方法,深入探讨宿主应答微孢子虫的详细分子机制,为微孢子虫病防治寻找靶标。

结项摘要

微孢子虫是一种单细胞真核专性寄生微生物,其感染对经济动物饲养甚至人类健康都具有 重大威胁。目前宿主应答微孢子虫感染增殖的关键机制尚未阐明。我们利用微孢子虫对基于CR ISPR-cas9技术构建的全基因组敲除细胞库筛选,发现在全基因组编辑细胞库中存在不感染微孢子虫和微孢子虫感染后增殖较少的细胞;通过流式筛选活细胞测序,在单轮和多轮富集的gRNA中分别筛选到779和728个对应基因;富集通路分析发现TGF-beta、phototransduction、pentose and glucuronate interconversions、Glycerophospholipid metabolism、ECM-receptor interaction和STING等信号机制在微孢子虫感染导致的宿主死亡中发挥着关键作用;进一步筛选和验证发现Src42a、Roc1a、Snx6、BmSTING和 AKR2E4等关键基因在微孢子虫感染中的作用;在细胞水平敲除STING后,微孢子虫感染后死亡率降低,而在个体水平敲除后,在微孢子虫感染早期,敲除STING的家蚕可以较好存活,而在感染后期则更快死亡;进一步对STING激活机制进行检测发现,随着微孢子虫感染时间的延长,STING和自噬相关基因显著诱导上调;当STING敲除后,自噬信号分子LC3的激活下降,微孢子虫的增殖增多,从而促进个体更易死亡。此外,细胞中微孢子虫增殖较多时,能够促进下游Relish分子的活化入核。这些研究结果不仅可以为深入探讨宿主应答微孢子虫的详细分子机制提供依据,也将为微孢子虫病抗性素材创制提供靶标。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
STING-dependent autophagy suppresses Nosema bombycis infection in silkworms, Bombyx mori
STING 依赖性自噬抑制家蚕微孢子虫感染
  • DOI:
    10.1109/irmmw-thz50927.2022.9895566
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Developmental and Comparative Immunology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xiaoting Hua;Wei Xu;Sanyuan Ma;Qingyou Xia
  • 通讯作者:
    Qingyou Xia
The Antiviral Molecule 5-Pyridoxolactone Identified Post BmNPV Infection of the Silkworm, Bombyx mori
家蚕 BmNPV 感染后鉴定出的抗病毒分子 5-吡哆酸内酯
  • DOI:
    10.3390/ijms22147423
  • 发表时间:
    2021-07-10
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Hua X;Zhang Q;Xu W;Wang X;Wang F;Zhao P;Xia Q
  • 通讯作者:
    Xia Q

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其他文献

PI3K和受体型酪氨酸激酶介导家蚕麻痹肽免疫诱导信号的传递
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋倩茹;胡翠美;化晓婷;夏庆友
  • 通讯作者:
    夏庆友
家蚕抗BmNPV细胞因子的筛选和分析
  • DOI:
    10.1098/rstb.2018.0097
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王菲;李显扬;化晓婷;夏庆友
  • 通讯作者:
    夏庆友

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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