朱曉雁，王 迪，董 梅

1解放軍第309醫(yī)院 檢驗科，北京 100091；2河北北方學院，河北張家口 075000

長鏈非編碼RNA參與固有免疫應答調控的研究進展

朱曉雁1,2，王 迪1，董 梅1

1解放軍第309醫(yī)院 檢驗科，北京 100091；2河北北方學院，河北張家口 075000

長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一類轉錄本長度＞200 nt，不能編碼為蛋白質的RNA。它參與X染色體沉默、基因組印記、細胞分化等重要的生物過程，其表達紊亂與多種人類疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關。近期研究表明，lncRNA在多種免疫細胞的分化和激活中起著重要作用，而且在一些免疫相關疾病中，lncRNA表達水平的變化與疾病發(fā)生、發(fā)展及預后等有關。本文著重討論目前對lncRNA的認識以及l(fā)ncRNA在免疫相關疾病中參與固有免疫的應答調控作用。

長鏈非編碼RNA；固有免疫；免疫細胞；免疫疾病

固有免疫是機體在種系發(fā)育和進化過程中形成的天然免疫防御功能，它不僅是機體抵御病原體侵襲的第一道防線，也是連接適應性免疫的重要橋梁，在抵抗微生物感染方面起著十分重要的作用。它主要是通過固有免疫細胞的Toll樣受體(toll-like receptor，TLR)等模式識別受體識別病原體上的病原體相關分子模式發(fā)揮作用[1]。近年來，由于RNA測序連同二代測序技術的廣泛應用，越來越多的長鏈非編碼RNA相繼被發(fā)現(xiàn)。有證據(jù)表明，長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)與基因的調控、X染色體的失活、基因組的印記、細胞分化和發(fā)育等多種生物學過程相關[2-5]。在固有免疫中也起到了關鍵的作用。如當機體受到病原體的侵襲時，固有免疫細胞如樹突狀細胞和巨噬細胞表達特定lncRNA[6-7]。本文對lncRNA在參與固有免疫應答調控的研究進展進行綜述，以提高對其機制的認識。

1 lncRNA的概述

lncRNA是一類轉錄本長度＞200 nt，不能編碼蛋白質的RNA[8]。大多數(shù)lncRNA具有編碼RNA的一些特征，通?？梢员籖NA聚合酶Ⅱ轉錄、加帽、剪接和多聚腺苷酸化[9]。最近研究發(fā)現(xiàn)，一些lncRNA具有編碼蛋白質的功能，它可以產生小分子蛋白質或是肽段[10-11]。根據(jù)和編碼基因的相對位置進行分類：可以分為非重疊lncRNA(如基因間RNA)和重疊lncRNA(如基因內lncRNA和反義lncRNA)[12]。基因間lncRNA是指不同基因間不與任何編碼蛋白的基因有交叉的lncRNA。基因內lncRNA是指在同一基因內不編碼蛋白基因區(qū)(即內含子區(qū))轉錄的lncRNA。反義lncRNA是指和已知編碼蛋白基因有部分重疊的lncRNA。根據(jù)功能lncRNA可以分為信號分子、誘餌分子、引導分子和骨架分子[13]。信號分子被轉錄后，可以調控下游基因的轉錄；誘餌分子被轉錄后，直接和轉移因子/轉錄調節(jié)子結合，從而阻斷了該分子的作用和信號通路；引導分子與蛋白結合(通常是轉錄因子)，然后將蛋白復合物定位到特定的DNA序列上，以順式或反式轉錄方式，激活或抑制轉錄的過程；骨架分子可以招募多個相關的轉錄因子都可以結合在這個lncRNA分子上，激活或抑制轉錄的進行。與miRNA的研究類似，lncRNA的發(fā)現(xiàn)主要依賴于微陣列技術和核酸測序技術，尤其是新一代測序技術。lncRNA最開始在一項對小鼠cDNA文庫的大規(guī)模測序中被揭示[14]。傳統(tǒng)的微陣列技術多用于檢測mRNA的豐度，不用于lncRNA的檢測。研究顯示大多l(xiāng)ncRNA有polyA尾巴，少數(shù)則沒有，如熱休克可刺激RNA聚合酶Ⅲ的活性并轉錄產生不含多聚腺苷酸尾的lncRNA[15]。專門針對lncRNA的芯片可以利用相對保守的區(qū)域作為探針發(fā)現(xiàn)新的lncRNA。但是一部分lncRNA表達水平很低，不易被芯片檢出。然而新一代測序技術(如RNA-seq)的出現(xiàn)可以檢出低豐度的新lncRNA，將逐漸取代微陣列成為當前研究lncRNA的主要方法。

2 lncRNA在固有免疫細胞中的表達及調控

lncRNA廣泛地表達在單核細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞、中性粒細胞等固有免疫細胞中，并在細胞的發(fā)育、分化和活化過程中起重要作用。最近研究表明，lncRNA可以調控人類單核細胞分化為樹突狀細胞(dendritic cells，DC)[6]。DC是T細胞重要的抗原提呈細胞，并且連接著固有免疫和適應性免疫應答[16]。Wang等[6]采用RNA測序技術篩選出一種基因間lncRNA，命名為lnc-DC。lnc-DC不僅表達在DCs上，而且可在體內或體外促進人類單核細胞轉化為樹突狀細胞，還可以促進樹突狀細胞的成熟和基因的表達(如CD40、CD8和HLA-DR)。目前有研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA HOTAIRM1(HOX antisense intergenic RNA myeloid 1)和粒細胞的成熟有關[17]。HOTAIRM1由人類HOXA基因群編碼，僅在髓系細胞上表達，可以上調急性早幼粒細胞白血病中由維甲酸誘導的粒細胞的分化以及正常的人類造血干細胞的分化。低表達HOTAIRM1可以使相鄰基因HOXA1和HOXA2、髓系分化相關基因CD11b和CD18受維甲酸誘導后表達遲鈍，從而影響正常造血的轉錄調控，進一步誘導急性髓系白血病的發(fā)生[18]。

部分固有免疫細胞受到脂多糖、TLR2受體激動劑(Pam3CSK4)等特定因素刺激后也可以表達特異的lncRNA，如CD11c+樹突狀細胞受到脂多糖的刺激時會表達特定的lncRNA[19]。小鼠骨髓源性樹突狀細胞分別受到脂多糖和Pam3CSK4刺激后都可以表達lincRNA-Cox2[19-20]。lincRNACox2被認為是巨噬細胞誘導轉錄過程中TLR的調節(jié)因子，早期其被歸為基因間的轉錄因子，可以被多種炎性因子誘導，包括脂多糖，Pam3CSK4和微生物病原體，最終啟動MyD88和NF-κB依賴的Toll樣受體通路。此外，lincRNACox2還可以激活和抑制不同類別的免疫基因的表達。在休眠的巨噬細胞中，lincRNA-Cox2可以抑制700種基因的表達，包括趨化因子(Ccl5和Cx3cl1)、干擾刺激因子(ISG) (Irf7、Isg15、Ifi204和Oas2)，然而又可以通過TLR2通路激活IL6、Tlr1和IL23a基因的表達。lincRNA-Cox2既可以通過和異質核核糖核蛋白A/B(hnRNP-A/B)和A2/B1(hnRNPA2/B1)相互作用抑制靶基因的轉錄，又可以通過在抵御微生物侵襲時誘導促炎基因IL6的表達，進而發(fā)揮著激活作用[20-21]。另外一種長鏈非編碼RNA-lethe，是一種有功能的假基因，表達在受TNF-α刺激后的胚胎成纖維細胞上，它是Toll受體通路的負性調節(jié)因子，可被轉錄因子NF-κB激活，從而促進炎癥反應的發(fā)生[22]。同時Lethe又可以結合RelA(NF-κB異源二聚體復合物的一個亞單位)而阻止NF-κB結合到靶基因的啟動子區(qū)域，最終控制炎癥反應。此外，THP1受到Pam3CSK4、脂多糖刺激后可以分別表達不同的lncRNA：被命名為THRIL、IL1b-RBT46、IL1beRNA和Lnc-IL7R[23-25]。THRIL可以和hnRNPL結合成具有功能的復合體，該復合體參與調節(jié)TNF-α的基因轉錄，而TNF-α是能促進炎癥的強力細胞因子[26]。而IL1b-RBT46、IL1b-eRNA則可以調節(jié)脂多糖刺激后的IL1b和CXCL8的表達。Lnc-IL7R受到脂多糖刺激后負性調節(jié)IL7R、IL8、IL-6、VCAM-1和E選擇素的表達。

3 lncRNA在固有免疫相關疾病的表達與調控

越來越多的證據(jù)表明，lncRNA的功能改變是導致許多疾病相關編碼基因表達異常的原因之一。同理，在免疫方面，異常lncRNA的表達也能導致免疫應答的紊亂，從而影響感染相關疾病和多種免疫疾病的發(fā)生發(fā)展。

3.1 川崎病 川崎病也稱為皮膚黏膜淋巴結綜合征，是一種在幼年時期發(fā)生的急性炎癥反應。Li等[23]發(fā)現(xiàn)一種lincRNA(linc1992)，也稱作THRIL(TNF-α and hnRNPL related immunoregulatory lincRNA)，其表達和川崎病的癥狀嚴重程度具有明顯的相關性。THRIL可以特異性結合異源性核糖核蛋白L(heterogenous nuclear ribonucleoprotein L，hnRNPL)，形成功能性linc1992-hnRNPL復合體，調節(jié)TNF基因的轉錄，促進多種免疫相關基因的表達，shRNA誘導低表達后會導致這些基因在THP1細胞固有免疫激活后的調節(jié)異常。

3.2 泰勒病 Gomez等[27]從某些泰勒病毒(Theiler's virus，THV)易感的小鼠中發(fā)現(xiàn)一種基因間的長鏈非編碼RNA，命名為NeST(nettoie Salmonella pas Theiler's)，它可以調控小鼠抗微生物和病毒感染的能力，并能和HOTTIP一樣招募H3K4甲基轉移酶到IFN-γ基因座位上，激活其基因的表達。NeST表達的小鼠可以清除沙門菌，而不能清除THV，從而導致小鼠脊髓持續(xù)的感染，甚至導致脫髓鞘(癥狀類似人類的多發(fā)性硬化癥)。

3.3 甲型流感 甲型流感由甲型H1N1流感病毒即A型流感病毒感染所致，是一種威脅全球健康的疾病[28]。Ouyang等[29]采用全基因組測序鑒定了一種人類的lncRNA，命名為NRAV(negative regulator of antiviral response)，發(fā)現(xiàn)它在抵抗流感病毒感染中起到了關鍵作用。NRAV可以促進流感病毒的復制和毒力的增強，相反，沉默NRAV可以抑制流感病毒的復制和毒力的增強，說明NRAV的減少有利于宿主的抗病毒感染。NRAV還可以負性調控多種干擾素刺激基因(interferon-stimulated genes，ISGs)的起始轉錄。

3.4 嚴重急性呼吸系統(tǒng)綜合征 嚴重急性呼吸系統(tǒng)綜合征是由冠狀病毒等引起的急性呼吸窘迫綜合征。Peng等[30]采用二代測序技術對從小鼠模型中提取的由冠狀病毒感染形成嚴重急性呼吸窘迫綜合征的肺組織進行全基因組分析，發(fā)現(xiàn)了許多差異表達的lncRNAs，這些lncRNAs的差異表達和流感病毒感染的差異表達譜具有相似性。

4 結語

迄今為止，已經有上百種的長鏈非編碼RNA被發(fā)現(xiàn)。在過去幾年里lncRNA在腫瘤、遺傳等方面的研究已經趨于成熟，但是在免疫方面的研究才剛剛開始。lncRNA不僅在

固有免疫細胞的發(fā)育、分化方面，還在免疫相關疾病中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但lncRNA在一些方面還存在著巨大的挑戰(zhàn)，如某些lncRNA有可能只是基因偶然轉錄的產物，或是只有微弱的生物學功能[31]。另外，一些研究發(fā)現(xiàn)，許多l(xiāng)ncRNA在小鼠體內并沒有很好的同源性[8]，這可能預測不同種屬lncRNA的表達差異是導致鼠類與人類免疫系統(tǒng)功能不同的直接原因。隨著生物信息學技術的應用，如CHIRP-Seq(Chromatin Isolation by RNA Purification)和RAP (RNA antisense purification)，我們將進一步揭開lncRNAs的調控機制和功能，相信還有更多的驚喜和新的概念將在未來幾年內出現(xiàn)。

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Advances in long noncoding RNA in regulation of innate immune response

ZHU Xiaoyan1,2, WANG Di1, DONG Mei1
1Center of Clinical Laboratory Medicine, 309th Hospital of PLA, Beijing 100091, China;2Hebei North University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China

DONG Mei． Email: dongmei0659@sina．com

Long noncoding RNA (lncRNA) is defined as non-protein-coding transcript which is larger than 200 nt． lncRNA participates in regulating various important biological processes, such as X chromosome silencing, imprinting genome, cell development and differentiation and so on, and its expression disorder is associated with the development of a variety of human diseases． Recent evidences have shown that lncRNA plays a key role in the differentiation and activation of immune cells and its changed expression in immune-related diseases is correlated with the development, progression and prognosis of these diseases． This article focuses on related information about lncRNA and its impact on the regulation of immune-related diseases, especially in innate immunity．

long non-coding RNAs; innate immune; immunocyte; immune-related diseases

R 392

A

2095-5227(2015)12-1249-03

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.12.024

時間：2015-08-03 11:25

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20150803.1125.008.html

2015-06-16

國家自然科學基金項目(81271777)

Supported by the National Natural Science Foundation of China(81271777)

朱曉雁，女，學士，初級檢驗師。研究方向：結核桿菌的免疫特性與分子機制。Email: zhuxy87225 @163.com

董梅，女，碩士，主任醫(yī)師。Email: dongmei0659@sina. com