歐陽晶，朱曉梅,2，陳玉海，魏海濤，陳慶煌,，池曉娟，祁保民，張連峰，趙屹，高福，汪國順，陳吉龍,

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長鏈非編碼RNA NRAV在抗病毒應答中對干擾素刺激基因(ISG)轉錄的調控作用

歐陽晶1，朱曉梅1,2，陳玉海1，魏海濤1，陳慶煌1,3，池曉娟3，祁保民3，張連峰4，趙屹5，高福1，汪國順6，陳吉龍1,3

1. 中國科學院微生物研究所，中國科學院病原微生物與免疫學重點實驗室，北京100101；2. 安徽大學生命科學院，合肥230601；3. 福建農林大學動物科學院，福州350002；4. 中國醫(yī)學科學院實驗動物研究所，中國協(xié)和醫(yī)科大學比較醫(yī)學研究中心，北京100021；5. 中國科學院計算技術研究所智能信息處理重點實驗室，北京100190；6. Gene Therapy Program, Departments of Microbiology and Immunology, Medicine and Genetics, Louisiana State University Health Sciences Center, New Orleans, LA 70112, USA

歐陽晶，博士后

天然免疫是宿主抵抗病毒的第一道防線。病毒侵染宿主后，宿主的病原識別受體(PRR)鑒別出病毒的核酸或蛋白質組分，激活抗病毒天然免疫應答。一系列天然免疫信號通路被PRR激活，通路下游的轉錄因子隨之活化并進入細胞核，核內各種免疫相關基因依次開始轉錄調控。首先，干擾素大量表達并被分泌至細胞外，隨后上百種干擾素刺激基因(ISG)轉錄表達。這些ISG蛋白分布至細胞內外，通過多種機制抵御病毒的感染復制，以清除機體內的病毒。長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)是一類長度大于200nt、不具有蛋白編碼特性的RNA分子。近年來大量實驗證據表明，長鏈非編碼RNA在細胞生命活動中具有重要調控功能，與腫瘤發(fā)生轉移、分化發(fā)育異常、免疫疾病等密切相關，但是lncRNA在抗病毒天然免疫應答過程中的作用仍不清楚。

中國科學院微生物研究所陳吉龍研究員領導的病毒感染與腫瘤發(fā)生機理研究組針對lncRNA在流感病毒復制及宿主抗病毒天然免疫應答中的功能展開研究。他們從轉錄組水平觀察到，在感染流感病毒的人肺細胞A549內大量lncRNA的表達水平發(fā)生顯著變化。其中一條lncRNA (命名為NRAV，Negative regulator of anti-viral response)在多種病毒感染后，豐度均明顯降低。這些病毒包括ssRNA病毒(流感病毒和仙臺病毒)、dsRNA病毒(番鴨呼腸孤病毒)和DNA病毒(單純皰疹病毒)。通過體外研究，他們發(fā)現宿主通過降低NRAV的表達水平，以保護細胞、抑制流感病毒復制。該研究采用過表達或干擾表達技術，改變NRAV的表達水平，觀察到NRAV高表達可促進流感病毒的復制，而減少NRAV的表達則抑制病毒的復制。與此一致的是，在體內實驗中發(fā)現表達人NRAV的轉基因小鼠對流感病毒更加易感，肺部的病毒載量更高，浸潤性炎癥更嚴重，死亡率明顯高于野生型小鼠。這些研究表明，NRAV是抗病毒天然免疫應答的負調控因子。

為了探究NRAV如何影響病毒復制，該研究采用生物芯片技術，在全基因組水平分析了病毒感染情況下，過表達NRAV對蛋白編碼基因轉錄水平的影響，發(fā)現許多ISG發(fā)生差異表達。其中，MxA和IFITM3是重要的抗病毒效應蛋白。MxA通過結合流感病毒的NP蛋白而影響病毒的復制過程；IFITM3通過阻礙病毒由早期內體進入晚期內體而影響病毒vRNP的入核及復制。研究發(fā)現，包括這兩種基因在內的多種關鍵ISG的轉錄受到NRAV的抑制調控。這解釋了NRAV影響病毒復制的機制，即病毒感染后，NRAV降低，解除了對ISG表達的抑制作用，ISG得以表達并遏制病毒復制。

該研究進一步探索了NRAV負調控ISG表達的作用機制。組蛋白修飾是基因轉錄調控的重要環(huán)節(jié)，不同的修飾將影響染色質的重構，并決定基因是否轉錄。例如核小體中，當組蛋白3的N端第4個氨基酸——賴氨酸發(fā)生三甲基化修飾時(H3K4me3)，此基因位點的染色質結構松散，基因表現為轉錄“開啟”狀態(tài)；而當組蛋白3的N端第27個氨基酸——賴氨酸發(fā)生三甲基化修飾時(H3K27me3)，此位點的基因表現為轉錄“關閉”狀態(tài)。深入研究發(fā)現，NRAV通過影響MxA和IFITM3基因的組蛋白修飾(H3K4me3和H3K27me3)從而抑制這些基因的初始轉錄。研究還發(fā)現，NRAV特異性地與多功能轉錄因子ZONAB相結合，二者相互作用，影響MxA的轉錄調控。

該研究充分表明lncRNA在抗病毒天然免疫反應中具有重要調控功能，首次發(fā)現NRAV是干擾素應答的組成部分 (NRAV工作模式見圖1)。這一發(fā)現有助于人們深入了解病毒與宿主的相互作用，認識抗病毒天然免疫的復雜性，為新型抗病毒藥物的研制提供新思路和重要的理論依據。研究成果于2014年11月12日在國際著名學術期刊上發(fā)表。論文鏈接：http://www. cell.com/cell-host-microbe/abstract/S1931-3128(14)00379-5。

圖1 長鏈非編碼RNA NRAV功能模式圖