RIG-I识别的宿主lncRNA促进抗病毒免疫反应的调控机制研究

RIG-I is a pattern recognition receptor which can recognize cytoplasmic viral double-stranded RNA. As a RNA binding protein, can RIG-I recognize and bind self-RNA? What biological functions can self-RNA bind to RIG-I? Our preliminary data of iCLIP and RIP-seq showed that RIG-I binds to a variety of lncRNAs in macrophage at the early stage of viral infection. Among these lncRNAs, lnc-X with a pretty high abundance can enhance the activity of RIG-I and promote its downstream cell signaling pathway. In this study, we will study the mechanism of the interaction of lnc-X and RIG-I. Scientific questions include how lnc-X affects RIG-I and its downstream signaling pathway; what other proteins do RNA binds to; what is the difference between lnc-X and pathogenic RNAs when binding to RIG-I. With ascertaining these questions, we will different distinguish the mechanism of self recognition from non-self. This study will also unveil clues to the treatment of viral infection or autoimmune diseases and provide the possible targets for associated drug design.

视黄酸诱导基因1样受体（RIG-I）是识别病毒双链RNA的模式识别受体。作为一种RNA结合蛋白，RIG-I能否识别宿主RNA，宿主RNA结合RIG-I又能发挥怎样的生物学效应呢？我们前期通过iCLIP和RIP-seq实验，发现在病毒感染前期，巨噬细胞中的RIG-I结合了多种lncRNA，细胞和小鼠实验证实其中表达丰度高的lnc-X具有增强RIG-I活性并促进下游抗病毒信号通路传递的功能。在本研究中，我们将重点探究lnc-X与RIG-I结合的具体分子机制，包括lnc-X如何影响RIG-I及其下游信号通路，是否通过结合其他蛋白质而促进RIG-I的活性，lnc-X与病原体RNA在结合RIG-I受体方式上有何种差别等，从而阐明天然免疫中“自我”与“非我”RNA识别的新规律，为更深入了解病毒与宿主之间的相互博弈提供新的思路，为病毒感染等炎症性疾病的治疗提供新线索，为相关药物的设计提供新靶点。

在细胞浆中含有丰富的RNA，这些自身RNA尤其一些lncRNA是否可能通过结合TRIM25从而调控RIG-I介导的抗病毒天然免疫，目前尚未见报道。为了寻找结合TRIM25并调控RIG-I天然免疫信号通路的自身lncRNA，我们通过RIP技术获取了VSV病毒刺激下与TRIM25结合的RNA。通过siRNAs筛选调控RIG-I介导的抗病毒天然免疫反应的lncRNA。进一步发现Lnczc3h7a缺失型RAW264.7细胞系以及Lnczc3h7a缺陷型小鼠三个水平确定了Lnczc3h7a体外、体内都正向调控RIG-I介导的抗病毒信号通路，增强抗病毒天然免疫反应，这种调控作用是特异性针对RNA病毒感染所诱导的天然免疫反应，不会影响DNA病毒以及细菌感染。机制研究发现Lnczc3h7a结合TRIM25的SPRY结构域，直接促进TRIM25和RIG-I的结合从而增强TRIM25对RIG-I的K63泛素化。Lnczc3h7a直接结合RIG-I的helicase结构域，只与已经和病毒RNA结合、结构打开的RIG-I寡聚体结合，并且Lnczc3h7a结合RIG-I并不会影响病毒RNA和RIG-I的结合，也不会激活helicase上的ATP酶活性，表明Lnczc3h7a结合RIG-I的方式和病毒RNA结合RIG-I的方式并不相同，不会诱导RIG-I活化从而激活下游信号通路。通过iCLIP方法确定了Lnczc3h7a通过308/311位点附近的序列与TRIM25结合，通过332位点附近的序列与RIG-I结合，当缺失这两个位点附近序列以后，Lnczc3h7a就无法再正向调控RIG-I信号通路以及增强抗病毒天然免疫反应。总而言之，我们发现了新型lncRNA分子Lnczc3h7a，以分子脚手架的方式，促进和稳定TRIM25与RIG-I的结合，并增强TRIM25对RIG-I的K63泛素化，正向调控RIG-I天然免疫信号通路，从而特异性地增强RNA病毒感染所诱导的天然免疫反应，而不影响DNA病毒及细菌感染引起的天然免疫反应。本研究揭示了天然免疫反应中lncRNA的一种新型调控机制，拓宽了人们对RNA维持机体免疫平衡的认识，为自身免疫性炎症疾病的机制探索与防治策略提供了新的研究思路和潜在的干预靶点。