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病毒感染中宿主5s rRNA假基因转录物的RIG-I介导免疫

期刊:Nature ImmunologyDOI:10.1038/s41590-017-0005-y

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告:


1. 研究团队与发表信息
本研究由来自多个机构的团队合作完成:第一作者Jessica J. Chiang(哈佛医学院微生物与免疫生物学系),共同作者包括Konstantin M. J. Sparrer(芝加哥大学微生物系)、Michiel van Gent等;通讯作者为Michaela U. Gack(芝加哥大学微生物系)。研究发表于Nature Immunology期刊2018年1月第19卷,页码53–62,DOI为10.1038/s41590-017-0005-y。

2. 学术背景与研究目标
该研究聚焦于先天免疫系统中RIG-I(Retinoic acid-Inducible Gene-I,视黄酸诱导基因I)受体如何识别DNA病毒感染的机制。尽管已知RIG-I能检测RNA病毒衍生的双链RNA(dsRNA),但其在DNA病毒(如疱疹病毒)感染中的作用尚不明确。研究目标包括:
- 鉴定DNA病毒感染期间被RIG-I识别的宿主RNA分子;
- 揭示病毒如何通过干扰宿主RNA生命周期触发免疫应答。

背景知识:RIG-I通过识别病毒RNA的5′-三磷酸基团和双链结构激活抗病毒信号通路,但DNA病毒(如HSV-1)不产生此类RNA。此前研究发现,RNA聚合酶III(Pol III)可将病毒DNA转化为RIG-I配体,但生理条件下具体的RNA分子未被鉴定。

3. 研究流程与实验方法
研究分为六个主要步骤:

步骤1:RIG-I在HSV-1感染中的时间依赖性作用
- 研究对象:正常人肺成纤维细胞(NHLFs)和RIG-I基因敲除(ddx58–/–)小鼠胚胎成纤维细胞。
- 方法:通过siRNA敲低RIG-I、cGAS或IFI16,感染HSV-1后检测细胞因子(IFN-β、TNF)表达。
- 关键实验:qRT-PCR和ELISA分析显示,RIG-I在感染后期(16小时)显著促进细胞因子表达,而DNA传感器(如cGAS)在早期(6小时)起主要作用。

步骤2:鉴定HSV-1感染中与RIG-I结合的宿主RNA
- 方法:在HEK 293T细胞中表达Flag标记的RIG-I,感染HSV-1突变株(US3激酶失活)后免疫沉淀RIG-I-RNA复合物,通过RNA测序(RNA-seq)分析结合RNA。
- 结果:RNA-seq显示RIG-I显著富集宿主非编码RNA(如5S rRNA假基因141,即RNA5SP141),而非病毒RNA。qRT-PCR验证RNA5SP141在感染后细胞质中积累。

步骤3:验证RNA5SP141作为RIG-I直接配体
- 方法:体外转录RNA5SP141转染细胞,检测IFN-β表达;通过ATP水解实验验证RIG-I激活;U6启动子表达RNA5SP141以排除dsRNA污染干扰。
- 结果:RNA5SP141能强烈激活IFN-β通路,且依赖5′-三磷酸基团(磷酸酶处理取消活性)。ATP水解实验证实其直接激活RIG-I的ATP酶活性。

步骤4:HSV-1诱导RNA5SP141的核质转位
- 方法:细胞分馏实验结合qRT-PCR,比较感染与未感染细胞中RNA5SP141的亚细胞定位。
- 结果:HSV-1感染导致RNA5SP141从核内转位至细胞质,而RNA病毒(如SeV)无此效应。

步骤5:病毒通过下调RNA结合蛋白“解除屏蔽”RNA5SP141
- 方法:Co-IP鉴定RNA5SP141结合蛋白(如MRPL18、TST);siRNA敲低或过表达这些蛋白,检测IFN-β激活。
- 结果:HSV-1感染下调MRPL18和TST表达,释放RNA5SP141以供RIG-I识别。敲低MRPL18/TST增强IFN-β应答。

步骤6:RNA5SP141在EBV和IAV感染中的作用
- 方法:在EBV潜伏感染的AGS细胞中诱导病毒激活,或感染流感病毒(IAV),通过siRNA/gapmer敲低RNA5SP141检测免疫应答。
- 结果:RNA5SP141对EBV和IAV触发的IFN-β通路均至关重要,且IAV感染同样下调MRPL18/TST。

4. 主要结果与逻辑关联
- 结果1:RIG-I在HSV-1感染后期激活,区别于早期DNA传感器。
- 结果2:RNA5SP141是RIG-I在DNA病毒感染中的主要宿主RNA配体。
- 结果3:病毒通过核质转位和结合蛋白下调“暴露”RNA5SP141。
- 结果4:该机制亦适用于EBV和IAV,提示核复制病毒的共性免疫逃逸漏洞。

5. 结论与科学价值
研究首次揭示宿主RNA5SP141作为RIG-I的“自我”配体,在DNA病毒和部分RNA病毒感染中触发先天免疫的核心作用。科学价值包括:
- 拓展了“非我”识别范式,提出“病毒扰动宿主RNA导致自我暴露”的新机制;
- 为抗病毒药物设计(如靶向RNA5SP141-MRPL18/TST相互作用)提供新靶点;
- 解释疱疹病毒核复制与免疫激活的时空关联性。

6. 研究亮点
- 创新发现:鉴定首个生理条件下被RIG-I识别的宿主RNA配体;
- 方法学:结合RNA-seq、gapmer敲低和U6启动子表达排除实验假象;
- 跨病毒验证:机制在HSV-1、EBV和IAV中均成立,增强普适性。

7. 其他价值
研究暗示自身免疫疾病中“自我RNA异常暴露”可能与类似机制相关,为自身免疫研究提供新视角。


(注:全文约2000字,涵盖研究全流程与核心发现,术语首次出现时保留英文原词,如RIG-I、RNA5SP141等。)

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