安志遠(yuǎn)

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究中心，北京100020)

長鏈非編碼RNA對免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)的研究進(jìn)展

安志遠(yuǎn)

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院醫(yī)學(xué)研究中心，北京100020)

lncRNA是由RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄生成，長度大于200個核苷酸的長鏈非編碼RNA，它沒有開放讀碼框，不能翻譯成蛋白質(zhì)，曾被認(rèn)為是基因組中的“暗物質(zhì)”。目前科學(xué)家們還沒有精確掌握其功能信息以及全部的二維和三維結(jié)構(gòu),所以很難對lncRNA進(jìn)行分類，現(xiàn)在是通過lncRNA和蛋白編碼基因的相對位置對其進(jìn)行分類的。lncRNA可以分成5類[1,2]：① 位于蛋白編碼基因內(nèi)含子的內(nèi)含子lncRNA。②從蛋白編碼基因區(qū)轉(zhuǎn)錄出的長鏈基因間非編碼RNA(lincRNA)。③直接和蛋白編碼基因的啟動子作用的可以雙向轉(zhuǎn)錄的lncRNA。④從蛋白編碼基因外顯子轉(zhuǎn)錄出的反義lncRNA。⑤從不能翻譯出蛋白的基因區(qū)轉(zhuǎn)錄出的假基因lncRNA。研究表明lncRNA通過與靶基因的啟動子和增強(qiáng)子結(jié)合來調(diào)節(jié)基因表達(dá)。雖然lncRNA沒有編碼功能，但它可以利用RNA-RNA、RNA-DNA、RNA-蛋白相互作用，通過剪切、降解核酸、捕獲RNA和干擾翻譯等方式對轉(zhuǎn)錄過程進(jìn)行調(diào)節(jié)。在細(xì)胞質(zhì)中，lncRNA不僅可以和靶mRNA直接作用控制其表達(dá)和翻譯，而且可以和特殊信號蛋白作用調(diào)節(jié)特殊基因的表達(dá)。細(xì)胞核內(nèi)的lncRNA也在表觀遺傳調(diào)控上扮演重要角色[3,4]。lncRNA可以通過信號傳導(dǎo)、指引或引誘其他分子等方式來調(diào)節(jié)基因表達(dá)。lncRNA還可以和蛋白質(zhì)、轉(zhuǎn)錄因子、調(diào)節(jié)因子相互作用,改變表觀遺傳修飾(例如Gas5和Lethe)。它們也可以作為“分子海綿”捕獲miRNA和剪切因子。lncRNA可以通過順式作用募集染色質(zhì)修飾或通過反式因子作用到目標(biāo)DNA上。lncRNA作為中間體使多種蛋白和核酸建立聯(lián)系，通過組蛋白修飾與穩(wěn)定核結(jié)構(gòu)或作為信號復(fù)合物從而改變?nèi)旧|(zhì)功能。lncRNA調(diào)節(jié)基因的機(jī)制是錯綜復(fù)雜的，它具有不同的序列結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)域，可以利用這些特點去調(diào)節(jié)生物的功能和完整性。在時空上激活或抑制轉(zhuǎn)錄活動。很多證據(jù)表明lncRNA在基因轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)等很多生物學(xué)過程中發(fā)揮了重要作用。例如X染色體的失活(Xist/Tsix)[5]、基因印記(H19和Air)[6]、干細(xì)胞多能性[7]、癌轉(zhuǎn)移(HOTAIR)[8]、和動脈粥樣硬化(Anril)[9]。近來lncRNA在控制免疫系統(tǒng)基因表達(dá)的功能也開始被關(guān)注。lncRNA廣泛表達(dá)在包括單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞等免疫細(xì)胞中；與它們的發(fā)育、分化、激活密切相關(guān)。

1 lncRNA和固有免疫

1.1 2009年Guttman[10]第一次報道了lncRNA可以調(diào)節(jié)固有免疫應(yīng)答。從那以后，許多l(xiāng)ncRNA與固有免疫系統(tǒng)聯(lián)系到一起，例如Lethe、PACER、THRIL和NEAT1，它們可以控制免疫基因的表達(dá)和免疫細(xì)胞功能[11-13]。lincRNA-COX2是一個51 kb大小的lncRNA，位于小鼠一號染色體上，作用在環(huán)氧合酶2基因(COX2)的下游51 kb位置，lincRNA-COX2介導(dǎo)LPS刺激小鼠骨髓來源的樹突狀細(xì)胞(BMDCs)引起TLR4輔助的NF-κB信號激活，但是對TLR3激活很微弱[10]。隨后發(fā)現(xiàn)，lincRNA-COX2對不同炎癥基因表達(dá)有負(fù)向調(diào)節(jié)作用，通過TLR配體(LPS、Pam3CSK4)和微生物抗原(單核細(xì)胞李斯特菌、仙臺病毒)觸發(fā)產(chǎn)生,其表達(dá)受TLR的配體MyD88介導(dǎo)和依賴NF-κB方式[14]。lincRNA-COX2抑制700種基因表達(dá)，包括趨化因子(CCL5和CX3CL1)和干擾素刺激基因(ISG)(Irf7、Isg15、Ifi204、 Oas2)，可以介導(dǎo)大量基因表達(dá)(IL6、Tlr1、IL-23a)。lincRNA-COX2的轉(zhuǎn)錄抑制作用通過與核不均一核糖核蛋白A/B(hnRNP-A/B)和 A2/B1相互作用而實現(xiàn)。lincRNA-COX2敲除小鼠也已經(jīng)問世，會為將來研究動物體內(nèi)lncRNA的免疫功能發(fā)揮作用[15]。PACER(p50輔助的COX2基因外RNA)是一個和PTG2(COX2)轉(zhuǎn)錄起始位點上游直接作用的反義lncRNA[16]。它通過順式作用在COX2啟動子上游，導(dǎo)致LPS/PMA刺激下的人乳腺上皮細(xì)胞和人單核巨噬細(xì)胞系中COX2的表達(dá)。PACER的功能是隔絕p50，抑制NF-κB復(fù)合物的亞基使其遠(yuǎn)離COX2啟動子。PACER的表達(dá)受到CTCF( the chromatin boundary/insulator factor) 和黏合蛋白cohesin結(jié)合成的復(fù)合物控制，CTCF結(jié)合在COX2的啟動子上使染色質(zhì)開放，增加H3K4甲基化和H4K8乙?；?，并減少5′UTR和上游遠(yuǎn)端位置的H4K20三甲基化從而引起PACER表達(dá)變化。Lethe被證實是一個功能型假基因lncRNA(Rps15a-ps4)[17]。它可在腫瘤壞死因子α(TNF-α)、IL-1β和糖皮質(zhì)激素受體興奮劑地塞米松誘導(dǎo)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞激活。用前炎癥因子和抗炎試劑處理后，Lethe的表達(dá)增加，之后它直接和RelA同源二聚體結(jié)合，封閉RelA-DNA，減弱NF-κB依賴的炎癥反應(yīng)，但是它不能對微生物元件進(jìn)行應(yīng)答。更有趣的是，Lethe與衰老也有很強(qiáng)的相關(guān)性，與幼鼠相比，成年鼠的lethe選擇性下調(diào)，年齡相關(guān)的Lethe表達(dá)缺失可以引起NF-κB激活增加。Lethe是第一個被證明可以影響反饋環(huán)和信號網(wǎng)絡(luò)的假基因。

1.2 THRIL(也被稱為linc1992)是從人THP1單核細(xì)胞系中篩選出的具有免疫調(diào)節(jié)功能的lincRNA，它的全稱是TNF-α和不均一核糖核蛋白L(hnRNPL)[18]。THRIL在人組織中廣泛表達(dá)，大約2 kb長，與基因編碼BRI3結(jié)合蛋白(Bri3bp)的3′UTR區(qū)局部重合。THRIL和hnRNPL相互作用形成轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體，之后連接到TNF-α的啟動子區(qū)調(diào)節(jié)其表達(dá)。當(dāng)炎癥刺激時，分泌的高濃度TNF-α通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)，使得THRIL表達(dá)降低，進(jìn)而下調(diào)TNF-α，從而控制了過度的炎癥反應(yīng)。通過RNA-seq分析，在THRIL缺陷的細(xì)胞系中，THRIL可以對免疫基因的表達(dá)產(chǎn)生廣泛影響(共454個基因)。當(dāng)THRIL被敲除后，98%的免疫應(yīng)答基因被下調(diào)，這表明THRIL可以控制這些免疫應(yīng)答基因的表達(dá)。值得注意的是，減少THRIL的表達(dá)對急性川崎病治療是有幫助的，將來可以開發(fā)出針對THRIL的藥物治療人類炎癥免疫性疾病。NEAT1(核旁斑集合因子1)是一個4 kb非拼接的非多聚腺苷酸，它是從人的成纖維細(xì)胞和淋巴母細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，對核旁斑體的形成是必需的[19]。它可以被雙鏈RNApolyI:C、流感病毒、HSV和TLR3配體激活形成更大的旁斑。它和富含脯氨酸/谷氨酰胺的剪接因子(SFPQ)復(fù)合體結(jié)合作用在IL-8啟動子區(qū)來抑制IL-8的表達(dá)。CHIP試驗確認(rèn)基礎(chǔ)水平的SFPQ便可以和IL-8作用抑制其表達(dá)。NEAT1與SFPQ結(jié)合后，導(dǎo)致SFPQ從IL-8啟動子區(qū)域轉(zhuǎn)位到核旁斑上，通過TLR-p38信號途徑激活I(lǐng)L-8的轉(zhuǎn)錄[20]。lnc-IL7R由LPS刺激產(chǎn)生，它和人的IL7R的3′UTR重合。敲除lnc-IL7R可以導(dǎo)致IL-7R、IL-8、血管細(xì)胞黏附蛋白1(VCAM-1 )和E選擇素的表達(dá)增加。這些靶基因表達(dá)改變是通過敲除lnc-IL7R從而減少了啟動子區(qū)組蛋白H3K27三甲基化抑制而發(fā)揮作用[21]。lnc-IL7R是怎樣調(diào)節(jié)H3K27而影響靶基因的還需要研究，在老鼠中是否存在同源的lnc-IL7R還不清楚。Wang等[22]從人樹突狀細(xì)胞中鑒定出lnc-DC。敲除lnc-DC后，單核細(xì)胞不能分化成樹突狀細(xì)胞，另外還減弱了樹突狀細(xì)胞輔助激活T細(xì)胞的能力。lnc-DC和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活體3(STAT3)在細(xì)胞質(zhì)中相互作用，促進(jìn)STAT3的磷酸化，阻止STAT3和Src同源域2磷酸化結(jié)構(gòu)域(SHP1)結(jié)合，維持了STAT3的去磷酸化。lnc-DC可以在細(xì)胞質(zhì)中啟動STAT3激活，促進(jìn)樹突狀細(xì)胞分化基因表達(dá)，影響固有免疫反應(yīng)。AS-IL1α由Chan等[23]在2015年發(fā)現(xiàn)。它是在李斯特菌感染或TLR配體(LPS、Pam3CSK4和PolyI:C)刺激下產(chǎn)生的。它可以調(diào)節(jié)IL-1的轉(zhuǎn)錄，用shRNA敲除AS-IL1α結(jié)果減少了IL1α蛋白的表達(dá)。AS-IL1α定位在細(xì)胞核，可以募集RNA聚合酶Ⅱ到IL1α位置。它的功能在人和鼠的進(jìn)化上是保守的。

2 增強(qiáng)子RNA和固有免疫

細(xì)胞轉(zhuǎn)錄通過染色質(zhì)、組蛋白和DNA修飾，以及利用增強(qiáng)子和募集轉(zhuǎn)錄因子而實現(xiàn)。增強(qiáng)子顯示出進(jìn)化上的保守性，在轉(zhuǎn)錄反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[24]。De Santa[25]通過CHIP-seq第一次證實在免疫細(xì)胞中非編碼RNA轉(zhuǎn)錄本可以從增強(qiáng)子區(qū)中轉(zhuǎn)錄出來。增強(qiáng)子區(qū)以特殊組蛋白標(biāo)志為分類依據(jù)，包括組蛋白3第4位賴氨酸單甲基化(H3K4me1)。De Santa發(fā)現(xiàn)RNA聚合酶Ⅱ可以作用在增強(qiáng)子區(qū)域并導(dǎo)致這一區(qū)域的轉(zhuǎn)錄。用LPS刺激C57BL/6小鼠巨噬細(xì)胞可以產(chǎn)生大量的這類轉(zhuǎn)錄本。這些轉(zhuǎn)錄本的特點為單鏈特異性、核定位、多聚腺苷酸化和極高的不穩(wěn)定性。LPS介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄本被濃縮在轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位上，介導(dǎo)LPS刺激的下游基因IRF3和NF-κB激活。這些增強(qiáng)子RNAs在mRNA的上游，因此可能對非編碼RNA產(chǎn)生調(diào)節(jié)，但作用時間很短暫并且很不穩(wěn)定。它們可以控制組蛋白修飾，通過順式作用激活臨近基因[26]。

Lam證實了在基礎(chǔ)水平和炎癥刺激RAW264.7小鼠巨噬細(xì)胞后增強(qiáng)子RNA(eRNA)發(fā)揮的特殊轉(zhuǎn)錄作用。他發(fā)現(xiàn)eRNA轉(zhuǎn)錄本對增強(qiáng)子發(fā)揮功能很重要。其中Rev-Erb在抑制增強(qiáng)子轉(zhuǎn)錄方面發(fā)揮重要作用，用CHIP-seq發(fā)現(xiàn)，eRNA的初始化發(fā)生在80%的Rev-Erb結(jié)合位，Rev-Erb功能的丟失和獲得可以靶向降解的eRNA轉(zhuǎn)錄體，從而改變臨近蛋白編碼基因的表達(dá)[27]。IL-1β-eRNA和IL-1β-RBT46是從人單核細(xì)胞RNA測序中篩選出來的。它由LPS介導(dǎo)生成，是一個增強(qiáng)子RNA，可以在IL-1β位點附近雙向轉(zhuǎn)錄[28]。它們都定位于細(xì)胞核，調(diào)節(jié)NF-κB和LPS介導(dǎo)的mRNA轉(zhuǎn)錄，釋放IL-1β和CXCL8前炎癥因子，敲除IL-1β-eRNA后可以減少ILβ和CXCL8的表達(dá)。另一個研究提示，它可以和IL-1β啟動子的5′UTR的序列互補(bǔ)，反義轉(zhuǎn)錄IL-1β，通過改變IL-1β啟動子附近染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，減少H3K4的三甲基化從而抑制IL-1β的表達(dá)[29]。在干擾素刺激的人肝細(xì)胞全基因組表達(dá)中篩選出大約200種干擾素介導(dǎo)的lncRNA[30]。其中AC017076.5(被稱為lncRNA-CMPK2)表達(dá)水平最高,它位于蛋白編碼基因：干擾素刺激基因(ISG)下游。lncRNA-CMPK2抑制一些抗病毒ISG基因表達(dá)，可以提高HCV病毒復(fù)制，使HCV感染加重，說明干擾素介導(dǎo)的lncRNA-CMPK2在體內(nèi)對干擾素應(yīng)答有負(fù)性調(diào)節(jié)作用。這一結(jié)果提示我們可以合成IFN介導(dǎo)的lncRNA來控制抗病毒干擾素應(yīng)答，從一個新層面調(diào)節(jié)干擾素應(yīng)答。

3 lncRNA和適應(yīng)性免疫

3.1 淋巴細(xì)胞是參與適應(yīng)性免疫的主要細(xì)胞?，F(xiàn)已明確淋巴細(xì)胞可以表達(dá)大量的lncRNA，它們在淋巴細(xì)胞的分化和激活中發(fā)揮重要作用。其中有2種lncRNA在人T淋巴細(xì)胞中表達(dá)，分別是CD4+T細(xì)胞中的非編碼轉(zhuǎn)錄體(NTT)和NRON[31]。它們是最早從免疫細(xì)胞中鑒定出的lncRNA。NTT是一個17 kb的多聚腺苷酸、是定位在細(xì)胞核的未剪切的基因間轉(zhuǎn)錄本。NTT主要表達(dá)在活化的人CD4+T細(xì)胞中，但其功能還有待明確。NTT與INF-γR 存在功能聯(lián)系，INF-γR基因與NTT共定位于染色體的同一區(qū)域(6q23-q24)，它們在激活T細(xì)胞時同步表達(dá)[31]。NRON是第一個從人T細(xì)胞中鑒定出來的內(nèi)含子lncRNA，NRON通過與NFAT(鈣活化轉(zhuǎn)錄因子)相互作用，調(diào)節(jié)活性T細(xì)胞中IL-2的表達(dá)。NRON通過和輸出蛋白β家族(包括核輸出因子KPNB1)相互作用，干擾NFAT的核輸出(不能轉(zhuǎn)錄激活)[31]。隨后的研究表明NRON是一個具有腳手架結(jié)構(gòu)，可以引起隔絕失活作用的lncRNA[包括細(xì)胞質(zhì)蛋白-RNA復(fù)合體中磷酸化的NFAT，以及含有GTP酶激活蛋白的IQ模體(IQGAP)和一些NFAT激酶]。NRON最重要的功能是控制T細(xì)胞中IL-2的表達(dá)。NRON在淋巴組織中表達(dá)豐富，調(diào)節(jié)T細(xì)胞中NFAT的激活[32，33]。Pang等[34]第一次證明CD8+T細(xì)胞中l(wèi)ncRNA轉(zhuǎn)錄本的存在。他從小鼠基因組中鑒定出100多種lncRNA，這些lncRNA都是淋巴細(xì)胞特異的，并在原始淋巴細(xì)胞和記憶效應(yīng)CD8+T細(xì)胞中表達(dá)[34]。從C57BL/6小鼠T細(xì)胞全基因轉(zhuǎn)錄本中鑒定出1 524種lincRNA，它們存在于早期原始細(xì)胞到終末分化細(xì)胞的各階段細(xì)胞中。在CD4+T細(xì)胞分化成Th1和Th2細(xì)胞的過程中，這些表達(dá)在T細(xì)胞上的lincRNA被T細(xì)胞系特殊的轉(zhuǎn)錄因子驅(qū)使，其中T-bet和Stat4指導(dǎo)Th1細(xì)胞分化、Stat6和Gata3指導(dǎo)Th2細(xì)胞分化。Th2細(xì)胞特異性lincRNA-lincR-Ccr2-5′AS，它位于細(xì)胞趨化因子Ccr2基因上游，直接被反義鏈轉(zhuǎn)錄[35]。lincR-Ccr2-5′AS和Gata3一起，控制著免疫基因在Th2細(xì)胞的表達(dá)，這個lincRNA也控制著體內(nèi)Th2細(xì)胞向肺部移動，還控制著許多趨化因子受體的表達(dá)(Ccr1、Ccr3、Ccr2、Ccr5)。它們都坐落在基因組的同一區(qū)域[35]。但lincR-Ccr2-5′AS控制這些基因表達(dá)的分子機(jī)制還不清楚。另外，大量的其他lincRNAs也特異地表達(dá)在CD4+T細(xì)胞的各種亞群上，原始細(xì)胞、Th1細(xì)胞、Th2細(xì)胞，Th17和調(diào)節(jié)型T細(xì)胞(Treg)[35]。但是，是lincRNAs的哪個部分影響了T細(xì)胞的發(fā)育和功能還要進(jìn)一步研究。另一個表達(dá)在人T細(xì)胞上的lincRNA是生長停滯特異性轉(zhuǎn)錄本5(GAS5)，它與雷帕霉素拮抗劑引起的細(xì)胞周期停滯反應(yīng)相關(guān)而與營養(yǎng)剝奪無關(guān)[36,37]。

3.2 B細(xì)胞分泌抗體引起體液免疫應(yīng)答，其中也有l(wèi)ncRNA的參與。反義lncRNA FAS反義轉(zhuǎn)錄本1(Fas-AS1)控制著溶解性Fas受體的產(chǎn)生，在人B細(xì)胞淋巴瘤中Fas受體與Fas配體相互作用調(diào)節(jié)著Fas介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[38]。Fas-AS1結(jié)合剪切因子RBM5，抑制RBM5介導(dǎo)的Fas第6外顯子的選擇性跳躍。因為血清sFas水平對非何杰金淋巴瘤診斷價值不大，F(xiàn)as-AS1lncRNA就成為一個治療此病潛在的靶點[39]。除此之外，鼠的B細(xì)胞免疫球蛋白重鏈可變區(qū)也存在廣泛的反義基因間轉(zhuǎn)錄，這一過程與染色質(zhì)重塑下VDJ重排產(chǎn)生的多種抗原受體也存在關(guān)系。但lncRNA在B細(xì)胞成熟和功能上扮演的角色還存在爭議?？傊?，這些研究表明免疫系統(tǒng)可以產(chǎn)生大量的lncRNA，它們中的許多對宿主免疫防御起到關(guān)鍵作用[40,41]。

4 宿主和病原體相互作用中的lncRNA

不同類型的病原，包括細(xì)菌、病毒和寄生蟲感染宿主都會產(chǎn)生功能性的lncRNA，它可以通過反饋控制調(diào)節(jié)宿主和病原體的相互作用，一些lncRNA對宿主有益，可以幫助其阻止感染；但另一些lncRNA，例如許多病原體派生的lncRNA，對侵襲宿主的病原菌起保護(hù)作用，破壞宿主免疫系統(tǒng)。

4.1 宿主和病原體相互作用派生的lncRNA 2006年研究人員第一次報道了lncRNA可以調(diào)節(jié)病毒感染，在日本腦炎病毒和狂犬病病毒引起的小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)紊亂中，病毒介導(dǎo)的lncRNA(VINC)發(fā)揮作用[42]。VINC是一個長度為3.8 kb，表達(dá)在鼠的很多非神經(jīng)組織以及早期胚胎發(fā)育中。利用深度測序技術(shù)，在冠狀病毒感染引起鼠的SARS中發(fā)現(xiàn)了500種注釋lncRNAs和1 000種非注釋基因區(qū)的不同表達(dá)[43]。與此同時，在SARS-CoV和流感病毒感染鼠中又發(fā)現(xiàn)了相似的lncRNA，說明lncRNA在呼吸系統(tǒng)病毒感染中確實存在，它也可以作為一個研究lncRNA的生物和調(diào)節(jié)作用的模型。Tmevpg1(也稱為NeST或IFNG-AS1)位于臨近IFN-γ編碼基因下游的Tmevp3基因上，這是一個對Theiler病毒敏感的基因。IFN-γ編碼部分的反義DNA鏈編碼NeST RNA，它有6個外顯子，914 bp長，位于鼠的10號染色體，表達(dá)在CD4+T、CD8+T和NK細(xì)胞上。通過RIP和ChIP分析，NeST RNA和WDR5結(jié)合，它是一個MLL/SET1 H3K4甲基化酶復(fù)合物的亞基，在Ifng位置修飾染色質(zhì)。NeST RNA介導(dǎo)CD8+T細(xì)胞分泌IFN-γ，轉(zhuǎn)基因鼠過表達(dá)NeST后對Theiler病毒有保護(hù)作用，導(dǎo)致Theiler病毒抵抗[44]。A型流感病毒感染引起全球性健康威脅，但是流感病毒和宿主相互作用的機(jī)制還難以找到，利用NCode和SureprintG3 微陣列技術(shù)鑒定出42種lncRNA在人肺上皮細(xì)胞上表達(dá)[45]。病毒lincRNA(VIN)可以被流感病毒株(H1N1、H3N4、H7N7)和VSV所介導(dǎo)，但B型流感病毒卻沒有這種能力。VIN缺失功能分析揭露了VIN可以幫助流感病毒復(fù)制和病毒蛋白合成，在病毒的繁殖傳播和毒力上起了很大作用。結(jié)論是，病毒可以在生物進(jìn)化中通過多種機(jī)制綁架lncRNA為自身的復(fù)制和抑制機(jī)體抗病毒反應(yīng)提供便利。對于HIV/AIDS至今還沒有有效的治療藥物。HIV合成肽(p9)活化人HLA-A2型血單核細(xì)胞產(chǎn)生NTT，這是第一個被報道在細(xì)胞免疫中存在的內(nèi)源性非編碼RNA分子[46]。NEAT1是第一個被鑒定出的涉及HIV-1復(fù)制的lncRNA，NEAT1的表達(dá)可以上調(diào)HIV-1感染，但通過減少Rev依賴的不穩(wěn)定元件(INS)由核到質(zhì)的輸出，可以在轉(zhuǎn)錄后抑制病毒復(fù)制[47]。NRON可以減少HIV-1感染，早期病毒附屬蛋白Nef使NRON表達(dá)減少，晚期蛋白Vpu使NRON表達(dá)增加。但是HIV-1感染后NRON在細(xì)胞內(nèi)顯著減少，這是通過增加NFAT活性和病毒LTR增強(qiáng)了HIV-1復(fù)制[48]。lncRNA被證明在許多感染性疾病中發(fā)揮作用，宿主對EV71感染應(yīng)答涉及超過4 800種lncRNA的表達(dá)[49]。HULC基因變體lncRNA增加中國人群對HBV相關(guān)肝細(xì)胞癌的危險性[50]。和健康人相比，在結(jié)核感染潛伏期組有449種lncRNA是失控的，1 113種lncRNA在結(jié)核活動期組是失調(diào)的，有163種lncRNA在結(jié)核感染潛伏期和結(jié)核活動期組表達(dá)有差異。這都成為了潛在的抗感染藥物的靶標(biāo)[51]。

4.2 病原體派生的lncRNA和宿主 一方面宿主可以編碼lncRNA，另一方面病原體自身也可以產(chǎn)生lncRNA，這被認(rèn)為在病原體生命周期和病原體與宿主的相互作用中都很重要。我們注意到病原體基因和這些基因產(chǎn)物與宿主基因產(chǎn)物相互作用而導(dǎo)致疾病，并對疫苗和抗感染藥物產(chǎn)生了很大干擾。例如，HIV編碼的反義lncRNA可以通過表觀遺傳途徑(Dnmt3a、HDAC1和EZH2)與內(nèi)源RNA直接作用抑制病毒轉(zhuǎn)錄[52]。巨細(xì)胞病毒是一種普遍存在的皰疹病毒，它可以在腺上皮細(xì)胞中持續(xù)復(fù)制，最終導(dǎo)致終身性潛伏感染。人巨細(xì)胞病毒表達(dá)一個5 kb長的穩(wěn)定的內(nèi)含子lncRNA(RNA5.0)[53]。但是，它不能在培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞中穩(wěn)定復(fù)制。大鼠巨細(xì)胞病毒(MCMV)表達(dá)一個7.2 kb長的同源體lncRNA(RNA7.2)，它對于病毒在唾液腺中持續(xù)表達(dá)有重要意義[54]。雖然MCMV RNA7.2的功能還不清楚，但是它在病毒存活和導(dǎo)致宿主持續(xù)感染中發(fā)揮了關(guān)鍵作用[55]。PAN(多聚腺苷酸核RNA)長1.2 kb，是1996年發(fā)現(xiàn)的由卡波西肉瘤病毒編碼的(KSHV)lncRNA[56]。它可以減少IFN、IL-18、IFN-α-16和RNaseL的表達(dá)，這強(qiáng)有力地證明了PAN能作為免疫調(diào)控分子調(diào)節(jié)病毒和細(xì)胞蛋白相互作用[57,58]。PAN通過抑制KSHV基因組的表觀遺傳，在去甲基化酶UTX和JMJD3的協(xié)助下激活病毒復(fù)制，這一作用需要PAN連接到蛋白多聚梳子蛋白抑制復(fù)合物2(PRC2)上發(fā)揮作用[59，60]。PAN表達(dá)缺失后，KSHV轉(zhuǎn)錄過程受到抑制，PAN作為一個開關(guān)，控制著潛伏感染到溶解性感染的轉(zhuǎn)換，以及增強(qiáng)疾病表型和病毒存活反應(yīng)方面發(fā)揮作用[61]。ASP-L是從HIV DNA3′LTR U3區(qū)和env區(qū)轉(zhuǎn)錄出來的反義RNA，被命名為ASP RNA長變體(ASP-L),它有兩種變體(ASP-L1和ASP-L2)[62]。ASP-L定位在細(xì)胞核，長2.6 kb，有抑制HIV-1復(fù)制的功能。敲除ASP-L后導(dǎo)致HIV-1表達(dá)增加。這個lncRNA可以指導(dǎo)表觀遺傳修飾(DNMT3和HDAC1減少)，敲除后可以導(dǎo)致位于HIV啟動子的組蛋白沉默丟失。sfRNA(亞基因黃病毒RNA)是一個長0.5 kb起始于黃病毒RNA基因組3′非翻譯區(qū)的lncRNA，對病毒致病性起關(guān)鍵作用。黃病毒是一組單鏈正義RNA病毒，包括黃熱病、登革熱病毒和西尼羅河病毒。sfRNA通過宿主5′～3′核酸外切酶XRN1引起病毒基因不完全降解[63]。從病毒基因組出來的sfRNA在3′非翻譯區(qū)形成一個強(qiáng)大的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使得對核酸外切酶XRN1產(chǎn)生抵抗[64]。在日本腦炎病毒中也發(fā)現(xiàn)了sfRNA，它對抗基因組合成進(jìn)行了調(diào)節(jié)從而阻止了JEV的翻譯[65]。sfRNA的產(chǎn)生有助于增加病毒的致病性，但相關(guān)機(jī)制還不清楚。sfRNA展現(xiàn)出破壞宿主細(xì)胞Ⅰ型干擾素應(yīng)答的能力，但機(jī)制不明。

5 總結(jié)和展望

我們現(xiàn)在對于lncRNA在免疫系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)作用還知之甚少。lncRNA是細(xì)胞完整的組件，可以通過編碼基因轉(zhuǎn)錄出有功能的非編碼RNA。雖然大量的研究提示lncRNA在調(diào)節(jié)基因活化、蛋白表達(dá)、劑量補(bǔ)償、基因印記、mRNA加工和細(xì)胞發(fā)育中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，但其確切的功能和機(jī)制還需要充分研究。lncRNA通過順式作用、反式作用和轉(zhuǎn)錄因子、染色質(zhì)修飾、染色質(zhì)重塑等過程，影響了基因表達(dá)的激活和抑制。人類的許多疾病與lncRNA發(fā)生故障有關(guān)，包括癌癥、感染、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、免疫紊亂。我們應(yīng)該認(rèn)識到lncRNA對人類疾病的致病機(jī)理和結(jié)局以及預(yù)防和控制疾病的治療方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。lncRNA在免疫系統(tǒng)的功能和表達(dá)會為人們分析免疫調(diào)控機(jī)制提供巨大的幫助，其中還有許多謎團(tuán)未被揭開。例如，lncRNA的進(jìn)化是否保守，它們并沒有嚴(yán)格表現(xiàn)出和動物的同源性。為了解決這些問題，未來的研究需要聚焦在lncRNA的生物學(xué)作用以及它在動物體內(nèi)的相關(guān)功能和臨床轉(zhuǎn)化上。雖然lncRNA不編碼蛋白質(zhì)，但是它可以在不同的組織和物種中編碼一些小肽，這些小肽對于基因的調(diào)節(jié)也有待研究。通過RNA-seq和ChIRP-MS這類高通量技術(shù)，未來將更加明確lncRNA是怎樣在生理或病理生理條件下調(diào)節(jié)多樣的生物學(xué)過程的。隨著lncRNA領(lǐng)域的快速深入研究，以lncRNA為基礎(chǔ)的治療將為消除人類疾病帶來希望，這其中也包括免疫紊亂和免疫相關(guān)疾病。

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[收稿2016-01-27 修回2016-03-09]

(編輯 張曉舟)

10.3969/j.issn.1000-484X.2016.12.035

安志遠(yuǎn)(1985年-)，男，初級技師，主要從事微生物和免疫學(xué)方面研究，E-mail：mran850712@aliyun.com。

R392.9

A

1000-484X(2016)12-1878-07