RNA表观遗传学调控对汉坦病毒复制的影响及调控机制

Compare to DNA methylation, the function of RNA methylation in mammalian life is largely unknown. The most common modified base seen on cellular mRNAs in mammals is N6-methyladenosine (m6A), and recent data demonstrate that the total loss of m6A formation can have severe deleterious consequences, for example, blocking the differentiation of pluripotent stem cells. Currently, some researches have revealed that several pathogenic human viruses, including influenza A virus (IAV), flavivirus and HIV-1 encode RNAs that undergo m6A editing, suggesting that such modifications might exert different effect on virus replication. Previously, our team found that inhibitor of FTO could enhance HTNV replication while knock-down METTL3 have adverse effects. Thus, indicated that HTNV genomes may undergo m6A editing during infection. This program desire to adopt deep-sequencing to pinpoint the m6A modification status of HTNV genome and its effects towards the virus replication. At the meantime, we are trying to demonstrate the mechanism of m6A modification affects HTNV replication through molecular biology technology and reverse-genetics methods. Additionally, we are going to evaluate whether the m6A modification inhibitors able to count-act HTNV infection. To sum up, this program will shed the light on the HTNV replication mechanism, and provides new insights to discover potential therapeutic medicine against hantavirus infection.

相对于DNA的甲基化，RNA的甲基化在哺乳动物生命过程中的功能还不甚清楚，而其中最为丰富的修饰是N6-腺苷甲基化（m6A）。研究表明完全丢失m6A修饰会产生严重的后果，比如干细胞失去干性等。已有研究表明流感病毒、黄病毒、HIV等病毒复制过程中其RNA可被m6A修饰，并可影响病毒的复制。我们前期研究发现去甲基化酶FTO的抑制剂可以促进汉滩病毒/HTNV的复制，而沉默甲基化酶METTL3则可抑制HTNV的复制，提示汉坦病毒复制过程中其RNA可能被m6A修饰。本项目拟借助深度测序技术确定HTNV复制过程中m6A修饰的情况，并研究其对HTNV复制的影响，同时通过分子生物学技术和反向遗传学方法实验证明m6A修饰对HTNV复制影响的具体机制，并评价m6A修饰相关抑制剂对汉坦病毒感染的潜在治疗作用。本研究将增进对HTNV复制生物学机制的了解，并对寻找相关的潜在治疗药物提供重要的研究基础。

以N6-腺苷甲基化（m6A）为代表的表观转录组学目前越来越被发现参与了多种正常的细胞生理功能，且已被证实在多种病毒的生活周期中发挥不同的作用。如流感病毒、黄病毒、HIV等病毒复制过程中其RNA可被m6A修饰，并可影响病毒的复制。临床表现为发热、出血和急性肾功能损害的肾综合征出血热（HFRS）是一种急性、烈性的传染病。我国是世界上 HFRS 疫情最严重的国家，具有流行范围广、发病人数多、病死率高等特点，且没有特异性的治疗药物。在我国引起重型HFRS的病原体主要是汉坦病毒科、正汉坦病毒属的原型病毒——汉滩病毒（HTNV）。同其他汉坦病毒类似，HTNV是有包膜分节段的负链RNA病毒，其基因组分为L、M、S三个片段，分别编码病毒的RNA依赖的RNA聚合酶、包膜糖蛋白Gn和Gc以及核衣壳蛋白NP。课题组在前期研究中，发现多种可以参与调控HTNV复制的宿主基因，但宿主细胞的表观转录组是否在HTNV的复制中发挥作用尚未获得探究。本研究通过对m6A修饰的关键分子，如甲基化酶(写入子)、去甲基化酶(擦除子)等建立稳定敲低细胞系，并发现METTL3、METTL14等写入子可以促进HTNV复制，而擦除子ALKBH5和FTO抑制HTNV复制，但与此同时HTNV感染本身并不引起明显的m6A相关分子表达变化。同时MeRIP-seq结果提示HTNV基因组中获得m6A阳性读数极低，基本不能将m6A修饰峰比对到病毒基因组中，提示m6A修饰可能通过宿主基因来发挥间接调控HTNV复制的作用。前期多项研究表明，针对负链RNA病毒，其基因组的m6A修饰有助于其逃逸模式识别受体的识别并降低诱导干扰素通路的活性，而本项目进一步的机理探索发现，在m6A修饰分分子敲低细胞中感染HTNV后诱导的干扰素水平反而与病毒复制水平呈正向相关，提示m6A修饰调控HTNV复制并不依赖于干扰素通路。同时本项目还发现m6A修饰可通过不同的机制调控不同的病毒，如肠道病毒71型和甲病毒辛德毕斯病毒的复制，也提示m6A修饰调控不同病毒的复制机理可能差异显著。随后进行的高通量测序结果发现了多种可能参与调控HTNV复制的潜在宿主基因，进一步的确定结论尚待后续深入研究。