RNA表觀修飾能夠影響天然免疫研究

前言

       DDX46是RNA解旋酶DDX家族成員，對于細胞核內mRNA前體的剪接具有重要的調控作用。《Nature Immunology》雜志8月29日發表了中國醫學科學院院長、中國工程院院士曹雪濤研究團隊的論文，揭示了RNA解旋酶DDX46通過結合RNA去甲基化酶ALKBH改變細胞核內RNA修飾的新方式，參與調控抗病毒天然免疫應答。這篇文章提出了一種新的天然免疫與炎癥調控機制，為病毒感染和炎癥性疾病的防治提供了新的潛在靶標與思路，伯豪助力完成了實驗轉錄組可變剪接的分析部分。

研究思路

DDX解螺旋酶對于RNA的識別和代謝具有重要的調控作用，其家族成員DDX46一般專一地在細胞核內發揮作用，調控mRNA前體的剪接。免疫系統在受到病毒侵染時，會快速激活抗病毒天然免疫反應中相關mavs、traf3等I型干擾素的轉錄，在核內產生大量相關轉錄本。文章發現DDX46可以與干擾素轉錄本結合，并阻礙其出核，致使干擾素轉錄本在細胞核內大量累積，而不能進入細胞質進行翻譯，進而表現出DDX46對天然免疫反應的負調控。DDX46與干擾素的結合是通過與RNA去甲基化酶ALKBH作用實現的，DDX46在抗病毒免疫反應中會招募大量ALKBH，ALKBH能夠清除干擾素轉錄本上的甲基化修飾。DDX46與ALKBH共同作用，完成了對于I型抗病毒反應中干擾素轉錄本的m6A去甲基化并將其捕獲于細胞核中，導致IFN-β表達顯著減少，機體的天然免疫反應受到抑制。

研究結果

DDX46一般特異地在細胞核內發揮作用，主要調控mRNA前體剪接。和其他家族成員相比，DDTX46被敲減以后，能最大程度上促進IFN-β的表達。受到VSV病毒侵染后，DDX46大量聚集于巨噬細胞細胞核中，其表達在受到siRNA干擾以后，IFN-β的表達得到顯著提高，過表達DDX46，IFN-β的表達顯著下調。通過影響干擾素的表達，DDX46促進了VSV的復制，表明其具有抗病毒免疫反應的負調控作用。

后續的RNAi篩選實驗進一步證明了DDTX46專一地影響了I型干擾素的表達。通過CLIP聯合轉錄組測序實驗,文章發現了mavs, traf3 and traf6的轉錄本特異地與DDTX46發生結合,這些基因都參與了I型抗病毒免疫反應。測序結果還表明，DDTX46與這些轉錄本發生結合的位點特異地集中于CCGGUU原件。通過KEGG富集分析，文章發現DDTX46可能參與調控了病毒感染后一系列細胞免疫活動。

RIP實驗表明，當DDX46受到siRNA干擾后，DDX46蛋白—RNA復合物中，tbk1的表達量無顯著變化。然而，與DDX46結合的細胞核中的Mavs, Traf3 and Traf6轉錄本在DDTX46受到敲減時，表達量顯著提高。這表明，不具有CCGGUU元件的干擾素tbk1等不能與DDX46發生結合。siRNA干擾DDX46表達后，核內的Mavs, Traf3 和Traf6轉錄本積累顯著減少，而在胞質中含量增加，免疫熒光實驗證明了同樣的實驗結果。與DDX46蛋白的結合，可能導致了Mavs, Traf3 and Traf6轉錄本出核受到阻礙，而大量滯留在細胞核中。

文章進一步通過質譜實驗研究了DDX46的互作蛋白復合物，結果表明，RNA去甲基化酶ALKBH5在抗病毒免疫反應中，特異地結合于DDX46蛋白。ALKBH5能夠清除轉錄本上特定位點m6A的甲基基團。敲除ALKBH5以后，過表達DDX46不再引起IFN－β的表達減少，突變掉DDX46與ALKBH5的作用位點后，DDX46不能結合抗病毒免疫反應轉錄本。這表明，DDX46滯留Mavs, Traf3 和Traf6轉錄本不能出核，是通過與ALKBH結合實現的。

這篇文章揭示了DDX46與RNA去甲基化酶ALKBH5互作之后，捕獲干擾素轉錄本，清除轉錄本上的m6A，并使其不能出核翻譯，進而影響了抗病毒免疫反應，表明RNA表觀修飾可能會影響天然免疫反應。RNA的表觀修飾能夠參與轉錄后調控，在很多生物過程中起重要作用，但其對于機體的抗病毒免疫反應的影響，在之前的研究中還未見報道。另外，與DDX46結合的多為具有調控轉錄作用的lncRNA，它們是否影響了核內其它基因的轉錄，這些被捕獲的轉錄本是否發生了降解，以及m6A如何影響免疫反應，這些問題還需要進一步的研究。

該研究中轉錄組測序服務由伯豪生物提供。

原文出處
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.

參考文獻
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