前言

       DDX46是RNA解旋酶DDX家族成員，對于細(xì)胞核內(nèi)mRNA前體的剪接具有重要的調(diào)控作用。《Nature Immunology》雜志8月29日發(fā)表了中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院院長、中國工程院院士曹雪濤研究團(tuán)隊(duì)的論文，揭示了RNA解旋酶DDX46通過結(jié)合RNA去甲基化酶ALKBH改變細(xì)胞核內(nèi)RNA修飾的新方式，參與調(diào)控抗病毒天然免疫應(yīng)答。這篇文章提出了一種新的天然免疫與炎癥調(diào)控機(jī)制，為病毒感染和炎癥性疾病的防治提供了新的潛在靶標(biāo)與思路，伯豪助力完成了實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)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(diào)控作用，其家族成員DDX46一般專一地在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用，調(diào)控mRNA前體的剪接。免疫系統(tǒng)在受到病毒侵染時，會快速激活抗病毒天然免疫反應(yīng)中相關(guān)mavs、traf3等I型干擾素的轉(zhuǎn)錄，在核內(nèi)產(chǎn)生大量相關(guān)轉(zhuǎn)錄本。文章發(fā)現(xiàn)DDX46可以與干擾素轉(zhuǎn)錄本結(jié)合，并阻礙其出核，致使干擾素轉(zhuǎn)錄本在細(xì)胞核內(nèi)大量累積，而不能進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行翻譯，進(jìn)而表現(xiàn)出DDX46對天然免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)控。DDX46與干擾素的結(jié)合是通過與RNA去甲基化酶ALKBH作用實(shí)現(xiàn)的，DDX46在抗病毒免疫反應(yīng)中會招募大量ALKBH，ALKBH能夠清除干擾素轉(zhuǎn)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(yīng)中干擾素轉(zhuǎn)錄本的m6A去甲基化并將其捕獲于細(xì)胞核中，導(dǎo)致IFN-β表達(dá)顯著減少，機(jī)體的天然免疫反應(yīng)受到抑制。

       DDX46一般特異地在細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮作用，主要調(diào)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(jìn)IFN-β的表達(dá)。受到VSV病毒侵染后，DDX46大量聚集于巨噬細(xì)胞細(xì)胞核中，其表達(dá)在受到siRNA干擾以后，IFN-β的表達(dá)得到顯著提高，過表達(dá)DDX46，IFN-β的表達(dá)顯著下調(diào)。通過影響干擾素的表達(dá)，DDX46促進(jìn)了VSV的復(fù)制，表明其具有抗病毒免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)控作用。

       后續(xù)的RNAi篩選實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明了DDTX46專一地影響了I型干擾素的表達(dá)。通過CLIP聯(lián)合轉(zhuǎn)錄組測序?qū)嶒?yàn),文章發(fā)現(xiàn)了mavs, traf3 and traf6的轉(zhuǎn)錄本特異地與DDTX46發(fā)生結(jié)合,這些基因都參與了I型抗病毒免疫反應(yīng)。測序結(jié)果還表明，DDTX46與這些轉(zhuǎn)錄本發(fā)生結(jié)合的位點(diǎn)特異地集中于CCGGUU原件。通過KEGG富集分析，文章發(fā)現(xiàn)DDTX46可能參與調(diào)控了病毒感染后一系列細(xì)胞免疫活動。

       RIP實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)DDX46受到siRNA干擾后，DDX46蛋白—RNA復(fù)合物中，tbk1的表達(dá)量無顯著變化。然而，與DDX46結(jié)合的細(xì)胞核中的Mavs, Traf3 and Traf6轉(zhuǎn)錄本在DDTX46受到敲減時，表達(dá)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(fā)生結(jié)合。siRNA干擾DDX46表達(dá)后，核內(nèi)的Mavs, Traf3 和Traf6轉(zhuǎn)錄本積累顯著減少，而在胞質(zhì)中含量增加，免疫熒光實(shí)驗(yàn)證明了同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。與DDX46蛋白的結(jié)合，可能導(dǎo)致了Mavs, Traf3 and Traf6轉(zhuǎn)錄本出核受到阻礙，而大量滯留在細(xì)胞核中。
 

       文章進(jìn)一步通過質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)研究了DDX46的互作蛋白復(fù)合物，結(jié)果表明，RNA去甲基化酶ALKBH5在抗病毒免疫反應(yīng)中，特異地結(jié)合于DDX46蛋白。ALKBH5能夠清除轉(zhuǎn)錄本上特定位點(diǎn)m6A的甲基基團(tuán)。敲除ALKBH5以后，過表達(dá)DDX46不再引起IFN－β的表達(dá)減少，突變掉DDX46與ALKBH5的作用位點(diǎn)后，DDX46不能結(jié)合抗病毒免疫反應(yīng)轉(zhuǎn)錄本。這表明，DDX46滯留Mavs, Traf3 和Traf6轉(zhuǎn)錄本不能出核，是通過與ALKBH結(jié)合實(shí)現(xiàn)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(zhuǎn)錄本，清除轉(zhuǎn)錄本上的m6A，并使其不能出核翻譯，進(jìn)而影響了抗病毒免疫反應(yīng)，表明RNA表觀修飾可能會影響天然免疫反應(yīng)。RNA的表觀修飾能夠參與轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，在很多生物過程中起重要作用，但其對于機(jī)體的抗病毒免疫反應(yīng)的影響，在之前的研究中還未見報道。另外，與DDX46結(jié)合的多為具有調(diào)控轉(zhuǎn)錄作用的lncRNA，它們是否影響了核內(nèi)其它基因的轉(zhuǎn)錄，這些被捕獲的轉(zhuǎn)錄本是否發(fā)生了降解，以及m6A如何影響免疫反應(yīng)，這些問題還需要進(jìn)一步的研究。
 

       該研究中轉(zhuǎn)錄組測序服務(wù)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.

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