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报告标题：一类组蛋白K-赖氨酸乙酰转移酶CQKAT2A样基因通过增强红螯虾组蛋白H3的乙酰化促进白斑综合症病毒感染

研究背景和发表信息

本文作者为Ling-ke Liu、Rui-lin Gao、Yan Gao、Jiao-yang Xu、Li-mei Guo、Ke-jian Wang和Hai-peng Liu，分别隶属于厦门大学“State Key Laboratory of Marine Environmental Science, State-Province Joint Engineering Laboratory of Marine Bioproducts and Technology, College of Ocean and Earth Sciences”以及青岛“Laboratory for Marine Biology and Biotechnology, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology”。文章发表在Developmental and Comparative Immunology期刊，论文接受日期为2020年2月4日。

白斑综合症病毒（White Spot Syndrome Virus，WSSV）是一种具有高度致病性的DNA病毒，目前是危害虾类及小龙虾养殖产业的主要病毒性病原之一。研究表明组蛋白乙酰化，可以通过改变染色质结构调控基因表达，这一机制常被某些病毒劫持以增强其在宿主细胞内的基因组复制。然而，专门针对WSSV感染与组蛋白乙酰化之间的关系尚未充分了解。本研究旨在揭示一种组蛋白K-赖氨酸乙酰转移酶CQKAT2A样基因在红螯虾（Cherax quadricarinatus）中参与WSSV感染的功能机制。

研究目的与背景知识

Eukaryotic DNA与组蛋白形成染色质，其基本结构单位为核小体。表观遗传修饰如组蛋白乙酰化会影响染色质的松弛（euchromatin）或压缩（heterochromatin）状态，从而调节基因表达活性。组蛋白的乙酰化通常通过组蛋白乙酰转移酶（Histone Acetyltransferases, HATs）促进，而去乙酰化由组蛋白去乙酰酶（Histone Deacetylases, HDACs）完成。以往研究表明，组蛋白乙酰化不仅在基因调控及染色质重塑中起重要作用，还参与某些病毒的基因表达和复制过程。然而，针对WSSV如何特异性调控宿主组蛋白乙酰化从而影响病毒复制的机制目前研究甚少。基于以上科学背景，本研究系统分析了红螯虾中组蛋白K-赖氨酸乙酰转移酶CQKAT2A样基因在WSSV感染中的功能及其调控机制。

研究流程及方法

1. 基因克隆与生物信息学分析
   作者从红螯虾造血组织细胞（HPT）构建的转录组中发现了一种组蛋白乙酰转移酶类似基因，并命名为CQKAT2A样基因。

   • 首先，通过PCR扩增获得CQKAT2A样基因的开放阅读框（2523 bp）并转译出840个氨基酸。
     
   • 生物信息学分析显示，CQKAT2A样蛋白拥有保守的PCAF-N，Acetyltransf-1和Bromo结构域，与哺乳动物Kat2A蛋白具有显著同源性。

2. 组织分布与基因表达分析
   利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR），研究了CQKAT2A样基因在红螯虾不同组织中的表达谱。实验显示，该基因几乎在所有组织中都有表达，肌肉和血细胞中的表达量较高。此外，通过时间序列实验发现，在WSSV感染后，CQKAT2A样基因在HPT中表现显著下调。

3. 基因沉默与WSSV感染抑制
   为探讨CQKAT2A样基因在WSSV感染中的具体作用，研究采用RNA干扰技术（RNAi）沉默了该基因的表达，并评估病毒基因表达水平。结果显示，该基因沉默后，病毒早期基因（ie1）及晚期基因（vp28）的表达均显著下降，明确提示该基因对病毒复制具有重要促进作用。

4. H3乙酰化的调控与检测
   通过免疫荧光和Western blot方法，检测组蛋白H3的乙酰化水平（H3ac）。实验证实CQKAT2A样基因沉默导致H3ac水平显著降低，而这种变化与WSSV基因表达及其衣壳蛋白量减少相关。

5. H3乙酰化与病毒复制的直接关系
   采用组蛋白去乙酰酶抑制剂（TSA）实验，诱导H3ac水平增加。研究发现，TSA处理使WSSV基因（ie1和vp28）及病毒蛋白的表达显著上升，进一步证实H3ac水平与WSSV复制之间的正相关关系。

主要研究结果

1. CQKAT2A样基因通过促进组蛋白H3的乙酰化，增强了WSSV在红螯虾造血组织细胞中的复制能力。
   
2. WSSV感染引起的CQKAT2A样基因下调与H3ac水平下降相关，而该下降可能是病毒劫持宿主免疫调控的结果。
   
3. 外源性提高H3ac水平（如TSA处理）促进了WSSV基因的转录和病毒颗粒生成，进一步验证组蛋白乙酰化对WSSV复制的调控作用。

研究结论与意义

本研究首次在甲壳类动物中鉴定了CQKAT2A样基因，并发现其通过调控H3ac参与了WSSV基因组表达和病毒复制过程。研究结论表明，CQKAT2A样基因可能成为一种潜在的抗病毒靶点，为控制WSSV感染提供了全新视角。针对水产养殖中病毒性疾病的抗感染策略，研究提出了干扰组蛋白乙酰化这一可能的应用方向。

研究亮点

1. 创新性发现：首次揭示甲壳类动物中组蛋白乙酰化转移酶与病毒复制的直接关系。
   
2. 整体性实验设计：通过基因克隆、RNAi、转录检测及生化实验系统验证结论。
   
3. 潜在应用价值：研究结果为开发WSSV免疫预防和控制策略指明了可能的抗病毒干预靶标。

总结

该研究不仅深化了白斑综合症病毒的致病机制，还在组蛋白乙酰化、表观遗传调控与病毒感染关系的研究领域提供了跨物种的新证据，对推动水产病害控制研究拥有重要意义。