《Nature Immunology》:写入教科书!RNA表观修饰居然能够影响天然免疫

时间:2017-09-20 12:12:04 点击: 【字体: 收藏

前言

       DDX46是RNA解旋酶DDX家族成员,对于细胞核内mRNA前体的剪接具有重要的调控作用。《Nature Immunology》杂志8月29日发表了中国医学科学院院长、中国工程院院士曹雪涛研究团队的论文,揭示了RNA解旋酶DDX46通过结合RNA去甲基化酶ALKBH改变细胞核内RNA修饰的新方式,参与调控抗病毒天然免疫应答。这篇文章提出了一种新的天然免疫与炎症调控机制,为病毒感染和炎症性疾病的防治提供了新的潜在靶标与思路,伯豪助力完成了实验转录组可变剪接的分析部分。

研究思路

       DDX解螺旋酶对于RNA的识别和代谢具有重要的调控作用,其家族成员DDX46一般专一地在细胞核内发挥作用,调控mRNA前体的剪接。免疫系统在受到病毒侵染时,会快速激活抗病毒天然免疫反应中相关mavs、traf3等I型干扰素的转录,在核内产生大量相关转录本。文章发现DDX46可以与干扰素转录本结合,并阻碍其出核,致使干扰素转录本在细胞核内大量累积,而不能进入细胞质进行翻译,进而表现出DDX46对天然免疫反应的负调控。DDX46与干扰素的结合是通过与RNA去甲基化酶ALKBH作用实现的,DDX46在抗病毒免疫反应中会招募大量ALKBH,ALKBH能够清除干扰素转录本上的甲基化修饰。DDX46与ALKBH共同作用,完成了对于I型抗病毒反应中干扰素转录本的m6A去甲基化并将其捕获于细胞核中,导致IFN-β表达显著减少,机体的天然免疫反应受到抑制。



研究结果


       DDX46一般特异地在细胞核内发挥作用,主要调控mRNA前体剪接。和其他家族成员相比,DDTX46被敲减以后,能最大程度上促进IFN-β的表达。受到VSV病毒侵染后,DDX46大量聚集于巨噬细胞细胞核中,其表达在受到siRNA干扰以后,IFN-β的表达得到显著提高,过表达DDX46,IFN-β的表达显著下调。通过影响干扰素的表达,DDX46促进了VSV的复制,表明其具有抗病毒免疫反应的负调控作用。


       后续的RNAi筛选实验进一步证明了DDTX46专一地影响了I型干扰素的表达。通过CLIP联合转录组测序实验,文章发现了mavs, traf3 and traf6的转录本特异地与DDTX46发生结合,这些基因都参与了I型抗病毒免疫反应。测序结果还表明,DDTX46与这些转录本发生结合的位点特异地集中于CCGGUU原件。通过KEGG富集分析,文章发现DDTX46可能参与调控了病毒感染后一系列细胞免疫活动。

       RIP实验表明,当DDX46受到siRNA干扰后,DDX46蛋白—RNA复合物中,tbk1的表达量无显著变化。然而,与DDX46结合的细胞核中的Mavs, Traf3 and Traf6转录本在DDTX46受到敲减时,表达量显著提高。这表明,不具有CCGGUU元件的干扰素tbk1等不能与DDX46发生结合。siRNA干扰DDX46表达后,核内的Mavs, Traf3 和Traf6转录本积累显著减少,而在胞质中含量增加,免疫荧光实验证明了同样的实验结果。与DDX46蛋白的结合,可能导致了Mavs, Traf3 and Traf6转录本出核受到阻碍,而大量滞留在细胞核中。


       文章进一步通过质谱实验研究了DDX46的互作蛋白复合物,结果表明,RNA去甲基化酶ALKBH5在抗病毒免疫反应中,特异地结合于DDX46蛋白。ALKBH5能够清除转录本上特定位点m6A的甲基基团。敲除ALKBH5以后,过表达DDX46不再引起IFN-β的表达减少,突变掉DDX46与ALKBH5的作用位点后,DDX46不能结合抗病毒免疫反应转录本。这表明,DDX46滞留Mavs, Traf3 和Traf6转录本不能出核,是通过与ALKBH结合实现的。


       这篇文章揭示了DDX46与RNA去甲基化酶ALKBH5互作之后,捕获干扰素转录本,清除转录本上的m6A,并使其不能出核翻译,进而影响了抗病毒免疫反应,表明RNA表观修饰可能会影响天然免疫反应。RNA的表观修饰能够参与转录后调控,在很多生物过程中起重要作用,但其对于机体的抗病毒免疫反应的影响,在之前的研究中还未见报道。另外,与DDX46结合的多为具有调控转录作用的lncRNA,它们是否影响了核内其它基因的转录,这些被捕获的转录本是否发生了降解,以及m6A如何影响免疫反应,这些问题还需要进一步的研究。

       该研究中转录组测序服务由伯豪生物提供。

原文出处
Zheng Q, Hou J, Zhou Y, Li Z, Cao X. The RNA helicase DDX46 inhibits innate immunity by entrapping m6A-demethylated antiviraltranscripts in the nucleus. Nat Immunol.2017.

参考文献
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