《Microbial Pathogenesis》：Spleen transcriptome analysis to identify genes and long noncoding RNAs in Leghorn and Fayoumi chicken during Newcastle disease.
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脾脏转录组分析揭示新城疫病毒感染中Leghorn与Fayoumi鸡 breed差异的免疫调控机制，鉴定出6个免疫相关差异表达基因及101个共表达长链非编码RNA。研究显示Fayoumi在无病毒挑战条件下仍呈现免疫基因和调控lncRNA的显著上调。
Venkata Krishna Vanamamalai | Priyanka E | Kannaki T. R | Shailesh Sharma
国家动物生物技术研究所（NIAB），Opp. Journalist Colony，靠近Gowlidoddi Extended Q City Road，Gachibowli，海得拉巴，特伦甘纳邦，印度，500032
摘要：
新城疫病毒（NDV）会导致多种鸟类物种患上新城疫（ND）。莱格霍恩（Leghorn）和法尤米（Fayoumi）鸡品种对ND的反应存在差异。本研究旨在分析脾脏的转录组，这是一个重要的免疫器官，以确定与免疫转录反应相关的基因和长链非编码RNA（lncRNAs）。总体而言，我们发现了5579个潜在的lncRNAs，其中包括3584个新的转录本。功能注释显示，有6个差异表达基因（DEGs）与免疫相关的基因本体术语和反应组（Reactome）通路相关。后续的共表达分析表明，这些基因与101个顺式lncRNAs共同表达。在基于挑战的分析中未检测到与免疫相关的DEGs，而基于品种和时间点的分析显示，在法尤米鸡中免疫DEGs和顺式lncRNAs主要上调。这些发现与我们之前的研究结果一致，表明即使在组织水平上无法检测到病毒转录本的情况下，也存在与免疫相关的转录调控差异。总体而言，本研究确定了脾脏中的一组有限的与免疫相关的基因和调控lncRNAs，这些可能有助于宿主对NDV的不同反应。
引言
由于新城疫病毒（NDV）的威胁，家禽产业面临严重的财务问题。在发展中国家，由于缺乏适当的疫苗接种基础设施，NDV对家禽具有致命影响。莱格霍恩和法尤米鸡品种对NDV表现出不同的免疫反应。Jinxiu Li等人的研究[1]表明，法尤米鸡在与免疫基因本体术语相关的区域显示出更高的差异甲基化程度。Mahmoud S. El-Tarabany的另一项研究[2]包括纯种和杂交鸡，发现纯种莱格霍恩在NDV感染期间的死亡率显著更高，抗体滴度更低，而法尤米鸡和莱格霍恩杂交鸡则没有这种情况。尽管疫苗接种对于控制该疾病至关重要，但导致NDV抗性差异的遗传变异也是一个常被忽视的重要方面[3]。
除了编码功能性肽和蛋白质的基因外，非编码基因组在调节各种生物通路中也起着重要作用。然而，传统上非编码基因组被视为“暗物质”或“垃圾DNA”[4]。长度超过200个核苷酸的非编码RNA被称为长链非编码RNA（lncRNAs），它们具有5’帽结构、可变剪接和3’多聚腺苷尾[5]。某些特定的lncRNAs（称为非多聚腺苷化lncRNAs）在3’末端具有三螺旋结构而不是多聚腺苷尾[6]。尽管lncRNAs不直接调节生物通路，但它们可以调节参与这些通路的基因和蛋白质。lncRNAs的功能包括染色质重塑、转录激活和抑制、翻译抑制、剪接调节、转录本降解、蛋白质支架形成以及微RNA的吸收[7]。
脾脏是一个重要的次级免疫系统器官，在B细胞和T细胞等免疫细胞的发育中起关键作用，并且在对抗NDV的免疫中起着重要作用[8]。在我们最近的研究中，我们分析了哈德兰腺[9]、气管[11]和肺[12]。在这些组织中，我们发现了莱格霍恩和法尤米鸡在各种疾病状态下（包括挑战和不同时间点）的多个差异表达基因和lncRNAs。我们观察到，在易感莱格霍恩鸡中，一些免疫基因和正相关的顺式lncRNAs在挑战后和不同时间点（挑战后2天、6天和10天）上调。法尤米鸡的免疫基因数量相对较少。然而，在基于品种的分析中，法尤米鸡（一种抗性品种）在挑战和正常条件下都表现出免疫基因和顺式lncRNAs的明显上调。这一结果清楚地表明，尽管莱格霍恩鸡在免疫转录反应方面表现更好，但在不同时间点相比，法尤米鸡更具优势，这反映了法尤米鸡的抗性特征。基于这些信息，本研究旨在分析脾脏的转录组反应，以了解这一重要免疫器官的作用。
样本转录组数据
鸡脾脏组织的转录组测序数据来自欧洲核苷酸档案库（ENA）数据库中的爱荷华州立大学（Iowa State University）提交的项目（ID PRJEB21688）。该数据集包含31个样本，其中15个为莱格霍恩鸡样本，16个为法尤米鸡样本。详细样本信息见补充表1。在他们的研究[8]中，作者收集了正常鸡和感染NDV后2天及6天的脾脏组织。
lncRNAs的鉴定
FHSpipe的结果显示，在质量控制（QC）过程中，平均93.18%的读段通过了质量过滤，6.82%的读段质量较低。平均Q30碱基含量约为89.73%，平均GC含量为47.83%。在映射过程中，平均映射率为93.35%，共组装了42277个转录本。合并后，每个样本获得了25,252个转录本。补充表3展示了每个样本的详细质量控制、映射和组装情况。
讨论
新城疫是一种由单链RNA病毒（NDV）引起的严重威胁。在我们之前的研究中，我们分析了来自莱格霍恩和法尤米鸡品种的各种鸡组织的转录组，包括哈德兰腺[9]、气管[11]和肺[12]。在这些研究中，我们发现了多个参与免疫相关和非免疫相关通路的DEGs以及共表达的DE-lncRNAs。
结论
脾脏是一个关键的免疫器官，参与免疫调节。本研究分析了莱格霍恩和法尤米鸡在患新城疫期间的脾脏组织转录组，重点关注与免疫相关的基因和调控lncRNAs。我们发现了5579个潜在的lncRNAs，其中包括已知的（35%）和新发现的（65%）。在基于品种的分析中观察到的转录差异比基于挑战和时间点的分析更为显著。
伦理批准
本研究的计算机模拟分析使用了公开可用的数据集，动物实验获得了海得拉巴特伦甘纳邦Rajendranagar的ICAR-家禽研究司（ICAR-Directorate of Poultry Research）动物伦理委员会（IAEC/DPR/20/2）的批准。研究符合当地法规和机构要求。
手稿准备中生成式AI和AI辅助技术的声明
在准备本工作时，作者仅使用Grammarly工具进行语法和语言建议的修改。使用该工具/服务后，作者根据需要审查和编辑了内容，并对发表文章的内容负全责。
作者贡献声明
Priyanka E：撰写——初稿、可视化、验证、方法学、数据管理。
Venkata Krishna Vanamamalai：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、软件、方法学、调查、形式分析、数据管理。
Shailesh Sharma：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金获取、数据管理、概念构思。
Kannaki T R：撰写——审稿与编辑、验证、监督、项目管理。
利益冲突声明
作者声明本研究未涉及任何可能产生利益冲突的商业或财务关系。
作者贡献声明
负责概念构思和监督研究。VVK负责计算和实验方法的设计及数据分析。PE负责实验方法的实施和结果分析。KTR负责实验方法的监督和结果分析。VVK和PE共同撰写了原始手稿。SS和KTR共同审阅了手稿。所有作者均审阅并批准了最终版本的手稿。资助
作者声明本研究得到了以下机构的资金支持：印度特伦甘纳邦海得拉巴的国家动物生物技术研究所（NIAB）、印度新德里的生物技术部（DBT）以及ICAR-家禽研究司（DPR）。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本研究报告工作的商业或个人利益关系。
致谢
我们感谢CSIR（印度科学与工业研究委员会）提供的JRF-net奖学金；印度国家动物生物技术研究所（NIAB）和印度生物技术部（DBT）为研究提供的必要基础设施；印度哈里亚纳邦法里达巴德的区域生物技术中心为博士注册提供的支持；ICAR-家禽研究司（DPR）主任为验证研究提供的支持，以及农场工作人员的协助。
Dr. S. Sharma的实验室专注于生物信息学，主要利用转录组数据分析来揭示基因和非编码RNA在各种生物条件下的作用。
