MiR-526a参与RLRs介导先天性免疫应答的分子机制研究

来源 :中国人民解放军军事医学科学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wcf2009
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肠道病毒71型(Enterovirus,EV71)包含单股正链RNA基因组,属于小RNA病毒科(picornavirus family)肠道病毒属成员,其感染婴幼儿后能引起手足口病(hand-foot-mouth disease,HFMD)。EV71基因组长约7.5Kb (kilobase, Kb),仅由一个开放阅读框构成,编码一个多聚蛋白前体,这个多聚蛋白前体能裂解成四个结构蛋白(VP1、VP2、VP3和VP4),七个非结构蛋白(2A、2B、2C和3A、3B、3C和3D)。虽然有研究表明IFN-I(type I interferon,IFN-I)能保护细胞抵抗EV71的感染,然而EV71并不诱导IFN-I的产生。最近研究发现EV71能够通过阻断RIG-I、干扰素调节因子7(interferon regulated factor7,IRF7)以及I型干扰素受体(IFN-I receptor, IFNAR)的表达来抑制干扰素诱导基因(Interferon-stimulated gene, ISG)的激活。宿主通过模式识别受体(pattern recognition receptor,PRR)和病原微生物的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)的相互作用来识别病毒和入侵微生物。PRR包括了膜受体和胞质受体。膜受体为Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs),而胞质受体包括NOD样受体(NOD-like receptor,NLRs)以及RLR样受体((RIG-I-like receptor,RLRs)。RLR样受体包括RIG-I(retinoid acid-inducible gene I, RIG-I)和MDA-5(melanomadifferentiation-associated gene5, MDA-5)。RIG-I和MDA-5都包含CARD结构域(caspase recruitment domains),结合非帽化的RNA后与同样含有CARD结构域的线粒体抗病毒蛋白(mitochondrial antiviral signaling,MAVS)结合,导致MAVS和IKK激酶(I B kinase)结合,然后以此为平台募集下游不同的信号分子组成不同的调控复合物,最终激活核因子B(nuclear factor-kappaB,NF-B)和干扰素调节因子3(interferon regulated factor,IRF3),进而起始-干扰素(interferon-β,IFN-)的表达及IFN介导的抗病毒免疫。RIG-I信号通路受泛素化、去泛素化、磷酸化以及去磷酸化的调控。前期报道肿瘤抑制因子圆柱瘤基因(Cylindromatosis,CYLD)可以通过调控RIG-I的泛素化参与宿主的先天性免疫应答信号传导途径。在树突状细胞(Dendritic cells, DC)中缺失CYLD会诱导持续泛素化RIG-I,并增强TANK结合激酶1(TANK-binding kinase1,TBK1)和IκB激酶(The IκB kinase,IKK)的活性。除了RIG-I, CYLD同样能去除核因子Kappa B基本调节因子(Nuclear factor-Kappa B essential modulator,NEMO)、IKK、肿瘤坏死因子受体相关因子2(TNF receptor-associated factor2,TRAF2)以及B细胞淋巴瘤蛋白3(B-cell CLL/lymphoma3,Bcl-3)的K63位泛素化来负调控NF-B和c-Jun N末端激酶(Jun N-terminal kinase,JNK)信号通路。这些发现确定了CYLD成为抗病毒先天性免疫应答的关键调控分子。MicroRNA(miRNA)是一类高度保守的非编码小RNA分子,平均长度为22nt(nucleotide,nt)。miRNA通过与靶基因的3’UTR(untranslational region,UTR)结合来抑制基因表达。miRNA参与调节许多生命进程,发挥重要的作用。近来报道了在单核细胞核巨噬细胞中miRNA参与调控先天性免疫应答,如miR-146a靶向白介素1受体相关激酶1(IL-1R associated kinase1,IRAK1)和肿瘤坏死因子受体相关因子6(TNF receptor associated factor6,TRAF6)来负调控RIG-I样受体(RIG-I-like receptor,RLR)信号通路。然而到目前为止尚未发现关于EV71通过miRNA调控RIG-I信号通路的报道。本研究发现:1. miR-526a的表达受RNA病毒诱导激活的IRF3/7转录因子的调控:利用荧光定量PCR(quantitative polymerase chain reactin,q-PCR)的方法,发现RNA病毒感染可以显著促进细胞内miR-526a的表达;通过RNA干涉手段,发现IRF3、7敲低细胞中水泡性口炎病毒(vesicular stomatitis virus,VSV)诱导的miR-526a上调被显著抑制,以上结果提示我们miR-526a的表达受RNA病毒诱导激活的IRF3/7转录因子的调控。2. miR-526a促进RIG-I信号通路的激活:通过合成miR-526a模拟物以及抑制剂,利用IFN-、NF-B以及IRF3报告基因活性检测方法,发现miR-526a模拟物可以显著增强RIG-I信号通路的激活,这种激活活性可以被miR-526a抑制剂阻断;利用q-PCR以及AlphaLISA技术,发现miR-526a能够促进病毒诱导的IFN-的转录和分泌;利用q-PCR方法,发现miR-526a的过表达能够激活IFN-的下游诱导基因ISG56、ISG54、白介素-8(interleukin-8,IL-8)以及趋化因子配体-2(Chemokine (C-X-C motif) ligand2,CXCL-2)的表达,以上结果显示miR-526a是参与调控RIG-I信号通路的正调控因子。3.miR-526a抑制VSV和NDV病毒的复制:用免疫印迹检测发现miR-526a模拟物能够抑制VSV病毒感染后VSV-G蛋白的表达;以新城疫病毒NDV-GFP(Newcastle Disease Virus,NDV)病毒感染细胞为模型,利用荧光显微镜以及流式细胞术检测方法发现miR-526a模拟物可以显著抑制NDV病毒在细胞内的复制,以上结果提示我们miR-526a可以抑制RNA病毒复制。4.miR-526a通过靶向CYLD激活RIG-I信号通路:通过生物信息学软件TargetScan等预测,发现CYLD是miR-526a潜在的靶点。检测带有不同位置的CYLD3’UTR荧光素酶报告基因的活性发现CYLD存在miR-526a作用位点;利用q-PCR以及免疫印迹方法,发现miR-526a模拟物能够下调CYLD的转录水平以及蛋白水平。利用细胞泛素化实验,发现miR-526a模拟物可以增强病毒诱导的RIG-I K63位泛素化水平,而miR-526a抑制剂可以抑制病毒诱导的RIG-I的泛素化;利用免疫印迹实验,发现miR-526a模拟物可以增强病毒诱导的IKK/、I B及IRF3的磷酸化,以上实验说明miR-526a通过靶向CYLD增强RIG-I的K63位泛素化修饰,进而激活RIG-I信号通路。5. EV71病毒利用3C蛋白酶靶向miR-526a抑制RIG-I信号通路的激活:利用q-PCR以及免疫印迹技术,发现EV71病毒感染后下调miR-526a的表达、IRF7的激活以及IFN-的产生,以上表型均由EV71的3C蛋白酶介导;通过免疫印迹技术,发现miR-526a模拟物及CYLD的小干扰RNA(small interference RNA,siRNA)能够抑制EV71病毒的复制以及EV71VP1蛋白的表达,以上结果说明EV71通过靶向miR-526a阻断RIG-I信号通路的激活。综上所述,我们发现病毒感染巨噬细胞后能显著上调miR-526a,并依赖IRF3/7的激活。而miR-526a通过靶向CYLD,去除RIG-I的K63位泛素化正调控VSV介导的IRF3和NF-B的激活。进一步发现了EV71的3C蛋白酶能够抑制miR-526a的表达,过表达miR-526a能够抑制EV71的复制。因此本研究第一次发现了miR-526a是RIG-I信号通路的一个正调控因子,并且EV71通过抑制miR-526a来抑制RIG-I介导的IFN-I产生。
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