研究背景

TypeIIFN是人體抵御外界病毒感染的重要免疫因子。當人體遭遇病毒感染時，識別受體蛋白PRRs激活TANK結(jié)合激酶1（TBK1），進而活化INF調(diào)控因子IRF3而誘導typeIIFN的生成。TypeIIFN然后結(jié)合下游受體激活基因表達而使人體通過免疫反應(yīng)對抗病毒。然而，TypeIIFN的生成量是受到嚴格的控制，以防因為過多而引起免疫失衡。但是，有關(guān)TypeIIFN適量生成的潛在調(diào)控機制目前還不是很清晰。近日，著名免疫學家、中國科學院院士曹雪濤教授課題組的研究人員通過一系列的篩選和驗證，找到了反饋調(diào)控TypeIIFN生成的miRNA分子，為我們更好的理解人體抗病毒免疫過程提供了理論基礎(chǔ)。

研究結(jié)果

1.病毒感染引起的免疫反應(yīng)miRNA篩選

該課題組先前的研究結(jié)果表明水泡性口炎病毒VSV感染后會引起巨噬細胞中miR-27a表達的下調(diào)。但是，miR-27a的下調(diào)對機體抗病毒免疫反應(yīng)的作用機制還不清楚。因此，研究人員首先分析了VSV感染對miR-27a表達的時間與計量效應(yīng)。結(jié)果顯示，在VSV感染24h后，miR-27a的表達下調(diào)達到峰值。當感染SeV后，效果也類似。當感染其他病原體或分子：HSV，IAV，TLRagonistsLPS等時，miR-27a的表達都下調(diào)。除了巨噬細胞外，研究人員也發(fā)現(xiàn)，VSV感染后，PBMCs，骨髓樹突狀細胞，血漿樹突狀細胞，人單核細胞和THP1細胞中的miR-27a表達都會下降。該結(jié)果表明病毒感染可以顯著下調(diào)免疫細胞中的miR-27a表達。該研究中Agilentwholemousegenomemicroarray4X44Kchips服務(wù)由上海伯豪生物技術(shù)有限公司提供。

2.miR-27a下調(diào)的調(diào)控機制

在免疫反應(yīng)中，miRNAs通常是受到TypeIIFN抗病毒通路的調(diào)控。當用IFN-α處理巨噬細胞后，miR-27a的表達顯著下調(diào)，同時表現(xiàn)出時間和計量效應(yīng)。但在IFNAR缺陷巨噬細胞中，miR-27a表達沒有降低。另外，抑制STAT1可以有效減弱miR-27a和其前體的表達下調(diào)。因此，該結(jié)果表明病毒感染引起的miR-27a下調(diào)依賴于IFN/JAK/STAT1pathway。

已有研究表明轉(zhuǎn)錄因子RUNX1正調(diào)控miR-27a的表達，研究人員發(fā)現(xiàn)，當用IFN-α處理巨噬細胞后RUNX1表達降低，同時依賴于STAT1調(diào)控的信號通路。此外，當把STAT1knockdown后阻塞了IFN-α誘導的RUNX1和miR-27a表達下調(diào)，在IFN-α處理后在RUNX1knockdown時，也不會抑制miR-27a的表達。過表達RUNX1阻塞了由于VSV感染或者IFN-α處理引起的miR-27a表達下調(diào)。

以上結(jié)果表明IFN/JAK/STAT1信號通過抑制RUNX1的表達而誘導下游miR-27a的下調(diào)。

3.miR-27a下游調(diào)控影響

VSV感染引起miR-27a表達下調(diào)，那么下游會引起什么變化呢？研究人員分別過表達和抑制了細胞中miR-27a的表達。結(jié)果顯示過表達miR-27a促進VSV誘導的TypeIIFN生成，而抑制miR-27a表達抑制了VSV誘導的TypeIIFN生成。因此，miR-27a正向調(diào)控VSV誘導的TypeIIFN的生成。

為了探究由于VSV誘導下調(diào)miR-27a引起的宿主細胞的影響，研究人員檢測了感染后巨噬細胞中病毒的復制情況。結(jié)果顯示，過表達miR-27a抑制了病毒的復制，而抑制miR-27a促進了VSV的復制。該結(jié)果表明低的miR-27a水平使宿主細胞中病毒的復制更加高效。

因此，研究人員認為VSV誘導miR-27a下調(diào)可以反饋抑制TypeIIFN生成，進而使得VSV能在宿主巨噬細胞中復制。

4.miR-27a調(diào)控靶基因及作用機制

一般認為，miRNAs通過靶向下游基因抑制其表達。因此，要想解釋miR-27a調(diào)控TypeIIFN生成，就要找到miRNAs直接作用的靶基因。運用Aglient4X44K小鼠表達譜芯片，研究人員檢測了過表達miR-27a相比對照的差異表達基因，發(fā)現(xiàn)下調(diào)最嚴重的兩個基因分別為Siglec1和TRIM27。對所有差異基因進行通路分析發(fā)現(xiàn)胞質(zhì)DNA感應(yīng)，自噬，TLR和RIG-like受體通路顯著富集。靶基因預(yù)測也顯示Siglec1和TRIM27的CDS區(qū)域包含miR-27a的結(jié)合位點。熒光報告系統(tǒng)顯示miR-27a可以顯著下調(diào)Siglec1和TRIM27的表達水平。因此，該結(jié)果表明Siglec1和TRIM27是miR-27a的直接靶基因。

那么，信號調(diào)控通路來說，他們是否是直接的作用靶點而影響下游表型呢？實驗表明，VSV誘導的miR-27a抑制TypeIIFN生成而增加VSV復制的表型可以被Siglec1或TRIM27knockdown所消除。當過表達Siglec1或TRIM27時，可以顯著增加TypeIIFN生成而抑制VSV復制。因此，TypeIIFN誘導的miR-27a下調(diào)，反過來負調(diào)控了Siglec1或TRIM27的表達，最后反饋抑制了TypeIIFN的生成。

細胞實驗很好的闡述了miR-27a的調(diào)控機制。那么，在體內(nèi)是否是這樣的呢？研究人員在轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)進行了驗證。結(jié)果顯示海綿吸附體內(nèi)miR-27a的轉(zhuǎn)基因小鼠的Siglec1和TRIM27的mRNA表達顯著增加。F1代轉(zhuǎn)基因小鼠GS27在感染VSV后，INF-β的生成降低，血液中病毒數(shù)量增加。同時，小鼠表現(xiàn)出更嚴重的病毒感染癥狀，多核細胞的滲透性和間質(zhì)性肺炎。該結(jié)果表明在體內(nèi)，病毒誘導的miR-27a下調(diào)可以影響Siglec1和TRIM27的表達，進而抑制IFN的生成而影響一系列的免疫反饋機制。

研究結(jié)論

該研究表明，在受到病毒感染時，巨噬細胞中體內(nèi)的IFN/JAK/STAT1/RUNX1信號通路顯著下調(diào)了miR-27a的表達，而miR-27a的下調(diào)增加了其靶基因Siglec1和TRIM27的表達，這種作用又反過來抑制了typeIIFN生成這樣一種反饋調(diào)控的免疫作用機制。該研究為我們理解typeIIFN生成的反饋調(diào)控機制提供了新的見解。

小結(jié)

曹雪濤院士是免疫學領(lǐng)域研究的領(lǐng)軍人物，從該課題組的研究中我們也可以看到，他們對于某一個信號調(diào)控通路的研究是非常的深入和嚴謹?shù)�。無論是表型的確認，基因功能的闡述，都是正反兩個方面，體內(nèi)體外兩個系統(tǒng)去深入挖掘，用充分的數(shù)據(jù)去闡明某一個生物學問題。曹院士及其課題組這種嚴謹細致的科研精神，不懈的專研品質(zhì)值得我們每一個科研人員學習，并向這個方面不斷地去努力。

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