王強(qiáng) （泰安市岱岳區(qū)山口鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站 271038）

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MicroRNA在抗病毒免疫中的作用研究進(jìn)展

王強(qiáng) （泰安市岱岳區(qū)山口鎮(zhèn)畜牧獸醫(yī)站 271038）

MicroRNAs是一類2l-23核苷酸小非編碼RNA，其通過與靶基因的3’非翻譯區(qū)間結(jié)合抑制靶基因表達(dá)，或者使靶基因轉(zhuǎn)錄本降解。研究表明，miRNA可能參與脊椎動(dòng)物固有免疫應(yīng)答的多個(gè)環(huán)節(jié)，在病原微生物感染時(shí)，它們不僅成為重要的固有免疫受體活化后的信號(hào)調(diào)節(jié)分子，而且能夠直接干擾病毒復(fù)制而發(fā)揮抗病毒效應(yīng)。病原微生物，特別是病毒還可以通過自己編碼miRNA或者改變宿主細(xì)胞miRNA表達(dá)譜直接或間接地干擾很多宿主免疫相關(guān)基因的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)逃逸機(jī)體免疫清除的目的。因此，miRNA水平的相互作用可能是病原微生物與其宿主展開免疫“博弈”的重要戰(zhàn)場(chǎng)。

MicroRNA(miRNA)是近幾年繼siRNA之后非編碼RNA研究的又一熱點(diǎn)。它通過與靶mRNA的特異性結(jié)合，在轉(zhuǎn)錄后水平上對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。到目前為止，絕大多數(shù)研究結(jié)果都顯示，miRNA能夠通過特異性的堿基配對(duì)抑制靶mRNA翻譯或誘導(dǎo)剪切，從而在轉(zhuǎn)錄后水平上對(duì)基因的表達(dá)進(jìn)行負(fù)調(diào)控，促進(jìn)靶mRNA的快速脫腺苷酸化而使其易于降解，也是miRNA抑制基因表達(dá)的機(jī)制之一。自從Pfeffer等[1]于2004年從EBV感染的細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了首個(gè)由病毒基因組編碼的miRNA。到目前為止，通過克隆鑒定和生物信息學(xué)手段預(yù)測(cè)到可能存在的病毒miRNA已有上百種，其中很多已經(jīng)完成了序列鑒定和功能分析。

1 miRNA的生物合成

miRNA的生物合成需要復(fù)雜的蛋白酶系統(tǒng)，在RNA聚合酶Ⅱ的作用下合成miRNA初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物pri-miRNA，然后在RNaseⅢ核酸酶Drosha及輔助因子Pasha的作用下形成具有發(fā)卡狀結(jié)構(gòu)的70個(gè)左右堿基的pre-miRNA，pre-miRNA經(jīng)Ran GTP依賴途徑和Expotin-5復(fù)合物輸送到細(xì)胞質(zhì)后，由胞質(zhì)核酸酶Dicer剪切為約22個(gè)核苷酸左右的miRNA，引導(dǎo)進(jìn)入RISC(RNA-induced silencing complex)中成熟的miRNAs被保留，互補(bǔ)結(jié)合于靶基因mRNA，抑制其翻譯或降解靶基因調(diào)控基因表達(dá)。靶tuRNA不完全互補(bǔ)的miRNA通常結(jié)合在mRNA的3’端非翻譯區(qū)，抑制翻譯的延伸或降解核糖體合成的新生肽鏈從而抑制蛋白質(zhì)翻譯；如與靶位點(diǎn)完全互補(bǔ)通常結(jié)合在mRNA的編碼區(qū)，引起靶mRNA的降解，一個(gè)miRNA可有多個(gè)靶基因，多個(gè)miRNA也可共同調(diào)節(jié)一個(gè)靶基因，形成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)調(diào)控功能基因的表達(dá)。miRNA是調(diào)節(jié)細(xì)胞功能的關(guān)鍵因子，自身的表達(dá)和功能被嚴(yán)格地調(diào)控，受感染、炎癥或細(xì)胞刺激的影響才能發(fā)揮作用。

2 . 病毒編碼的miRNA與免疫逃逸

早在2004年，研究人員就發(fā)現(xiàn)KSHV(kaposi sarcoma associated herpesvirus)編碼的11種miRNA在靜止期的KSHV感染細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，并預(yù)測(cè)它們與宿主的若干基因mRNA有結(jié)合能力，估計(jì)它們可能會(huì)通過調(diào)節(jié)某些重要宿主細(xì)胞基因的表達(dá)使感染狀態(tài)得以長(zhǎng)期維持[2]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)它們能夠靶向下調(diào)宿主的一種抗腫瘤因子THBS1(thrombospondin 1)從而促進(jìn)疾病的發(fā)生[3]。類似的情況還見于SV40(sarcoma virus 40)等病毒的感染過程，早期基因轉(zhuǎn)錄區(qū)指導(dǎo)合成的T抗原是細(xì)胞轉(zhuǎn)化啟動(dòng)所必需的蛋白質(zhì)，參與轉(zhuǎn)化細(xì)胞表型的維持，在SV40誘發(fā)腫瘤的過程中具有重要作用。

Sullivan等[4]發(fā)現(xiàn)，SV40編碼的一組miRNA在其基因組轉(zhuǎn)錄后期顯著積累，進(jìn)一步研究表明它們能夠與T抗原mRNA的3'-UTR互補(bǔ)結(jié)合抑制其翻譯，引起其合成下調(diào)，從而削弱了SV40感染細(xì)胞的特異性表型，降低CTL對(duì)被感染細(xì)胞的識(shí)別和殺傷，有利于病毒的持續(xù)性感染。Stern-Ginossar等[5]探索了HCMV(human cytomegalovirus)編碼的11種miRNA在宿主基因組中的靶點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)hcmv-miR-UL112能夠與人類MHCⅡ類鏈相關(guān)分子B(MHC classⅡ-related chain B molecules，MICB) mRNA 的3'-UTR互補(bǔ)結(jié)合，特異性下調(diào)被感染細(xì)胞膜表面MICB的表達(dá)，進(jìn)而降低由其受體NKG2D介導(dǎo)的NK細(xì)胞對(duì)HCMV感染細(xì)胞的識(shí)別和殺傷，幫助被感染細(xì)胞逃逸免疫清除。這項(xiàng)成果進(jìn)一步證實(shí)了病毒可以通過編碼miRNA直接靶向宿主免疫防御基因，削弱宿主免疫防御功能。

3 病毒miRNA與細(xì)胞凋亡

病毒抗凋亡策略不僅有利于病毒的大量復(fù)制，而且有助于病毒逃避CTL和自然殺傷(NK)細(xì)胞對(duì)病毒感染細(xì)胞的殺傷。病毒編碼抗凋亡蛋白已為大家所熟知，近年研究表明，病毒還能編碼miRNA來抑制病毒感染細(xì)胞過早凋亡。單純皰疹病毒1型(herpes simplex virus-1，HSV-1)潛伏相關(guān)轉(zhuǎn)錄物(latency-associated transcript，LAT)基因編碼的miRNA，提供了病毒感染細(xì)胞對(duì)凋亡的抗性[6]。轉(zhuǎn)染LAT基因片段的成神經(jīng)瘤細(xì)胞增加了細(xì)胞凋亡的抗性，并且LAT miRNA在瞬時(shí)轉(zhuǎn)染LAT基因片段或者感染HSV-1野毒株的細(xì)胞中積累。而缺失372 nt核酸片段(含有成熟LAT miRNA)的突變毒株，既不能抑制感染細(xì)胞免于凋亡，也不能產(chǎn)生miRNA。分析發(fā)現(xiàn)，miR-LAT可通過下調(diào)與轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(transforming growth factor，TGF)通路相連的TGF 1 和SMAD3(mothers against decapentaplegic homologue3)表達(dá)而實(shí)施抗凋亡效應(yīng)。Stern Ginossar等[7]研究表明，人巨細(xì)胞病毒miRNA miR-UL112的可能靶標(biāo)是NK細(xì)胞激活受體NKG2D的脅迫誘導(dǎo)配體——主要組織相容性復(fù)合體I 相關(guān)B鏈(major histocompatibility complex class I related chain B，MICB)基因，他們進(jìn)一步證明，miR-UL112確實(shí)能降低內(nèi)源MICB的生成，干擾與NKG2D結(jié)合，從而降低NK細(xì)胞殺傷作用。

4 宿主細(xì)胞編碼miRNA的抗病毒作用

2005年Lecellier等[8]報(bào)道轉(zhuǎn)染腺病毒E1A基因的人腎上皮細(xì)胞系293T表達(dá)一種miRNA-miR-32，可以廣泛抑制PFV-1(primary foamy virus 1)蛋白的表達(dá)，降低病毒基因組在胞內(nèi)的積累。熒光素酶報(bào)告基因檢測(cè)表明，轉(zhuǎn)染miR-32的反義寡鎖核酸片段能夠重新提高胞內(nèi)PFV-1的載荷。這一結(jié)果證明，動(dòng)物細(xì)胞能夠通過編碼miRNA直接抑制病毒的感染。值得注意的是PFV-1也具有一種反制手段，可以通過編碼Ras蛋白來抑制miR-32介導(dǎo)的對(duì)PFV-1積累的阻斷作用。Otsuka等[9]則在研究Dicer-1缺陷鼠對(duì)VSV(vesicular stomatitis virus)高度易感的機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)，宿主細(xì)胞編碼產(chǎn)生的miR-24和miR-93兩種miRNA能夠靶向VSV的L蛋白和P蛋白，從而抑制VSV的復(fù)制，Dicer的缺陷將導(dǎo)致miRNA合成障礙而使機(jī)體易于受到VSV的感染。

Hariharan等[10]利用生物信息學(xué)的手段預(yù)測(cè)出T細(xì)胞表達(dá)的miR-29a等5種miRNA可能分別靶向調(diào)節(jié)玉型人免疫缺陷病毒編碼的nef、vpr等基因，而這些基因在HIV-1的吸附感染、衣殼合成、顆粒裝配及對(duì)宿主細(xì)胞周期的調(diào)控等方面發(fā)揮著十分重要的作用。而Triboulet等[11]發(fā)現(xiàn)宿主細(xì)胞編碼的miR-17-5p和miR-20a能夠靶向下調(diào)組蛋白乙?；窹CAF的表達(dá)，由于PCAF是HIV-1基因組復(fù)制中重要的協(xié)同因子，因而這兩種miRNA能夠發(fā)揮降低細(xì)胞內(nèi)的病毒載荷的作用。最近的一項(xiàng)研究則證實(shí)[12]，宿主CD4+T細(xì)胞編碼的一組miRNA能夠直接抑制靜止期初始CD4+T細(xì)胞中HIV-1的復(fù)制。分析發(fā)現(xiàn)，它們?cè)陟o止期初始CD4+T細(xì)胞中的表達(dá)水平明顯高于活化期，并與HIV-1基因組RNA3憶端的若干區(qū)域有結(jié)合能力，轉(zhuǎn)染這些miRNA的序列特異性反義寡核苷酸，則會(huì)解除它們?cè)谀M感染和分離自HIV感染者血液的靜止期初始CD4+T細(xì)胞中對(duì)HIV復(fù)制的抑制，由于HIV在靜止期CD4+T細(xì)胞中的潛伏被認(rèn)為是HAART無法根除HIV病毒的主要原因，因此這一成果無疑為治療HIV感染指出了新的方向。

5 編碼的miRNA促進(jìn)病毒復(fù)制

2005年，Jopling等發(fā)現(xiàn)宿主細(xì)胞編碼的miRNA并不都是對(duì)病毒感染發(fā)揮抑制作用，HCV(hepatitis C virus)能夠?qū)⑷烁渭?xì)胞特異性高表達(dá)的miRNA-miR-122，募集到其基因組RNA的5'-NCR(non-coding region)，促進(jìn)自身基因組的復(fù)制。Pedersen等最近報(bào)道，miR-122可以成為干擾素抗HCV感染的新靶點(diǎn)，他們用IFN-β分別處理人肝癌細(xì)胞系Huh7和人原代肝細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)miR-122的表達(dá)明顯下調(diào)，HCV基因組的復(fù)制受到抑制，結(jié)果控制了感染的進(jìn)一步發(fā)生。應(yīng)用miR-122特異性反義寡核苷酸則能夠減弱這種抗病毒作用，這表明了由宿主編碼的miRNA不僅能夠?qū)Σ《綬NA進(jìn)行干擾，還有可能被病毒利用為自己服務(wù)，這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為進(jìn)一步理解宿主基因組編碼的miRNA與病毒之間的關(guān)系，探索免疫應(yīng)答過程中更多未知分子機(jī)制及它們的免疫學(xué)意義展示了新的視角。

6 展望

對(duì)病毒miRNA的研究從2004年至今，屬于較新的領(lǐng)域，很多遇到的miRNA有待實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并需要尋找與確認(rèn)它們的功能。為獲得病毒生存優(yōu)勢(shì)，病毒miRNA可以在免疫系統(tǒng)活化不同階段干擾免疫系統(tǒng)；同時(shí)由于miRNA可以通過直接接觸的方式實(shí)現(xiàn)免疫細(xì)胞之間的相互傳遞，所以病毒的miRNA可能會(huì)采取這種方式更大限度操控免疫系統(tǒng)，進(jìn)一步探索病毒miRNA在病毒感染早期對(duì)自身與宿主的調(diào)控將為研發(fā)有效防控手段提供理論基礎(chǔ)。

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（2012–09–22）

S813.3

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1007-1733(2012)12-0088-03