RNA表观修饰能够影响天然免疫研究

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
Xu, Y.Z. et al. Prp5 bridges U1 and U2 snRNPs and enables stable U2 snRNP association with intron RNA. EMBO J. 23, 376–385 (2004).
Schlee, M. & Hartmann, G. Discriminating self from non-self in nucleic acid sensing. Nat. Rev. Immunol. 16, 566–580 (2016).
Ivashkiv, L.B. & Donlin, L.T. Regulation of type I interferon responses. Nat. Rev. Immunol. 14, 36–49 (2014).
Kim, T.W. et al. Transcriptional repression of IFN regulatory factor 7 by MYC is critical for type I IFN production in human plasmacytoid dendritic cells. J. Immunol. 197, 3348–3359 (2016).
Putnam, A.A. & Jankowsky, E. DEAD-box helicases as integrators of RNA, nucleotide and protein binding. Biochim. Biophys. Acta 1829, 884–893 (2013).