miRNA-93調控Ⅰ型干擾素通路的作用機制及其體內效應的研究.pdf

1、機體在病毒感染中的免疫反應機制是免疫研究的熱點。病毒感染機體后，存在著機體如何抵抗病毒的侵襲、病毒又如何逃逸免疫反應的斗爭過程，認識和掌握該機制對于病毒感染意義重大。在病毒感染過程中，免疫細胞可以通過模式識別受體識別病毒成分，進而活化下游信號途徑，表達Ⅰ型干擾素(interferon，IFN)和促炎癥細胞因子，進而發(fā)揮重要的抗病毒作用。Ⅰ型干擾素作為一類重要的細胞因子，有著廣泛的生理活性，參與抗感染、抗腫瘤以及免疫調節(jié)作用，并在抗病毒免

2、疫中發(fā)揮特別重要的作用;另一方面，病毒也常常作用于Ⅰ型干擾素信號途徑，實現(xiàn)免疫逃逸，促進自身在體內的表達。目前，Ⅰ型干擾素已經廣泛應用于臨床疾病的免疫治療中，然而根據(jù)流行病學分析發(fā)現(xiàn)，Ⅰ型干擾素在不同類型的病毒感染治療中效果差異很大，但導致Ⅰ型干擾素治療不同類型的病毒感染效果差異的機制仍然不清楚，因此，深入研究與認識干擾素的表達及其下游信號的調控機制，具有重要的科學意義。
　　 Micro-RNAs(miRNA)對免疫細胞的調控

3、機制是近年來免疫學研究的熱點。miRNA是細胞內一類表達豐富、非編碼的高度保守的RNA片段，長度一般為18-25nt。miRNAs表現(xiàn)出一種轉錄后調控基因表達的全新機制，它通過結合靶基因的mRNA的3'UTR區(qū)域抑制基因的表達。目前miRNA的研究已成為生命科學研究領域的一個熱點，但目前仍然只有一小部分miRNA生物學功能得到闡明，這些miRNA調節(jié)細胞生長、組織分化，因而與生命過程中發(fā)育、疾病高度有關，并在炎癥反應和腫瘤的發(fā)生等多種生

4、理與病理過程中發(fā)揮作用。我們通過高通量miRNA芯片篩選，發(fā)現(xiàn)在VSV(vesicular stomatitis virus)感染小鼠腹腔巨噬細胞的過程中，胞內miR-93的表達顯著降低，我們對miR-93的生物學功能及其作用機制進行了研究，發(fā)現(xiàn)miR-93具有調控干擾素信號通路并影響病毒感染的作用。
　　 第一部分、RNA病毒感染通過RIG-I/JNK途徑誘導巨噬細胞下調表達miR-93
　　 首先我們通過RT-PCR

5、實驗證實了RNA病毒感染后miR-93的下調，并研究了RNA病毒感染后miR-93發(fā)生下調的機制。實驗發(fā)現(xiàn)在VSV或SeV病毒感染后，miR-93在巨噬細胞中會出現(xiàn)下調表達;分析臨床流感感染患者的樣本miR-93的表達發(fā)現(xiàn):在甲型流感病毒感染的病人的PBMC中，miR-93也發(fā)生了下調，提示病毒感染后miR-93的改變具有臨床病理意義。研究病毒感染后miR-93表達改變的機理，分別采用TLR3、TLR4、TLR9或Myd88缺陷的小鼠腹

6、腔巨噬細胞，發(fā)現(xiàn)VSV感染后miR-93的表達下調趨勢沒有改變，從而排除TLR信號對于miR-93表達的影響;而用RIG-Ⅰ缺陷的小鼠巨噬細胞，病毒感染后未出現(xiàn)miR-93表達的下調，由此可推斷巨噬細胞感染病毒miR-93的下調是RIG-Ⅰ依賴的。作為對照，LPS誘導的miR-93的表達下調在RIG-Ⅰ缺陷的巨噬細胞中沒有影響，而LPS誘導后miR-93的下調在TLR4缺陷的腹腔巨噬細胞中被阻斷。進一步采用PRR信號通路抑制劑，我們發(fā)現(xiàn)

7、巨噬細胞感染VSV后miR-93表達的下調依賴于JNK通路;采用ChIP研究miR-93啟動子區(qū)，發(fā)現(xiàn)rniR-93的下調與其啟動子區(qū)組蛋白的H3K4位點的甲基化和H3K27的去甲基化有關。
　　 第二部分:VSV感染后機體通過下調表達miR-93增強Ⅰ型干擾素的下游信號從而抑制病毒復制
　　 為了探討RNA病毒感染后miR-93下調的生物學意義，我們分析了巨噬細胞表達的miR-93對VSV復制的影響。結果發(fā)現(xiàn)高表達mi

8、R-93可增強VSV在細胞中的復制，顯著增加細胞培養(yǎng)上清中的病毒量。
　　 為了探究miR-93病毒與病毒復制相互作用的分子機制，我們首先觀察了miR-93的上調表達是否會影響到Ⅰ型干擾素本身的產量。mRNA和蛋白水平的結果都顯示，miR-93 mimics與inhibitor對于VSV誘導的IFN-β、TNF-α、I(1)-6等細胞因子的產量不發(fā)生影響，同時IRF3、NF-κB、P38、ERK、JNK等的磷酸化程度也沒有發(fā)生變

9、化。于是我們將研究點著重于分析Ⅰ型干擾素下游信號的變化。已有的研究結果顯示VSV病毒感染會引起STAT1分子的磷酸化，并在24小時候達到最高峰。Western結果顯示miR-93高表達后STAT1的磷酸化水平被抑制。使用IFN-β刺激高表達miR-93的巨噬細胞，發(fā)現(xiàn)Ⅰ型干擾素途徑的下游基因ISG15和IP10的表達也被抑制。以上結果提示，miR-93是通過抑制了Ⅰ型干擾素途徑的下游信號發(fā)揮了促進病毒復制作用，對于干擾素本身的產量沒有影

10、響。
　　 第三部分:miR-93通過靶向JAK1蛋白調控Ⅰ型干擾素的信號傳遞過程
　　 接下來我們探討了miR-93作用于哪個靶分子發(fā)揮了抑制JAK/STAT通路及其下游信號的作用。通過TargetScan(www.targetscan.org)在線軟件，我們發(fā)現(xiàn)miR-93在JAK1的3'UTR區(qū)域的861-867與1085-1091區(qū)域存在保守的靶位點。而JAK1蛋白是JAK/STAT信號轉導途徑中的關鍵信號分子，

11、所以我們推測，在VSV刺激巨噬細胞后miR-93的下調是促進了JAK1蛋白的翻譯。于是我們通過RT-PCR和Western Blot實驗證實了miR-93在巨噬細胞中高表達后，JAK1蛋白的mRNA與蛋白水平均發(fā)生下降。而雙熒光報告的結果也證明了miR-93可以靶向JAK1的3'UTR區(qū)域發(fā)揮作用。
　　 為了進一步證明miR-93對于Ⅰ型干擾素通路的作用靶點是JAK1，我們采用JAK1siRNA和JAK1高表達實驗，結果發(fā)現(xiàn)J

12、AK1的干擾RNA可以起到和高表達miR-93相似的作用，即促進VSV病毒的復制。而miR-93 inhibitor對于IFN-β誘導的ISG15的上調表達也能被JAK1的siRNA所阻斷。通過構建高表達JAK1(不含3'UTR)的RAW264.7穩(wěn)轉細胞系，在VSV刺激后，miR-93無法調控JAK/STAT通路及其下游而發(fā)揮抗病毒作用，進一步證實miR-93靶向作用JAK1來調控Ⅰ型干擾素通路從而影響病毒的復制。
　　 第四

13、部分:病毒感染后機體表達miR-93調控JAK/STAT通路及其體內的效應研究
　　 為了進一步驗證miR-93的體內效應，我們合成了膽固醇修飾的miR-93體內運載試劑Agomir-93(廣州市銳博生物科技)，并通過尾靜脈注射使小鼠體內高表達miR-93。實驗結果發(fā)現(xiàn)，小鼠體內高表達miR-93后感染VSV病毒，可顯著降低肝、肺、脾中的JAK1蛋白表達;肺部組織切片分析顯示，miR-93高表達后肺中的有核細胞數(shù)顯著增加，肺泡結