Cell | 转座子外显子化事件如何调控免疫信号

撰文 | Qi

先天免疫信号对于清除病原体和受损细胞至关重要，必须严格调节以避免过度炎症或自身免疫，但人们对这些调控机制尚缺乏全面的了解。

近日，来自美国科罗拉多大学博尔德分校的Edward B. Chuong团队在Cell杂志上发表了一篇题为Regulation of human interferon signaling by transposon exonization的文章，他们通过分析长读转录组数据集，发现许多转座子外显化事件，导致免疫基因的功能蛋白异构体如I型干扰素受体IFNAR2的产生，它能作为诱饵受体有效抑制干扰素信号传导。总之，这一发现揭示了转座子外显子化事件如何调控免疫信号。

转座因子 （transposable elements, TEs） 几乎占人类基因组的一半，最近被证明可作为诱导免疫相关基因表达的顺式调控元件【1-3】。许多内含子的TEs包含剪接信号序列，可驱动它们整合到细胞转录本中，即TEs的外显化事件【4】，这些事件可导致基因沉默或同源异构体【5, 6】。为探索TEs外显化对免疫基因表达的影响，该团队首先分析了GTEx数据库内人类巨噬细胞和其他组织细胞的长读长转录组数据，分别鉴定出1045个基因的1878个异构体中的1230个外显子事件和2707个不同基因的5991个异构体中的3503个外显子事件，这两组数据中有611个基因与免疫和炎症反应相关，其中又有125个预计会产生蛋白异构体。该团队重点关注到I型干扰素受体IFNAR2 （以下简称为IFNAR2-L） 细胞内信号域缺失的截短异构体 （以下简称为IFNAR2-S） ，推测它可能作为诱饵受体隔离配体并抑制信号传导。

IFNAR2-L和IFNAR2-S亚型在几乎所有被检测的组织中都有组成性表达，有趣的是，后者在健康组织中的表达水平更高，提示这种异构体可能在IFN信号传导中也发挥重要作用，但在不同类型的癌症中IFNAR2-L: IFNAR2-S表达的相对比例不同。为分别研究两者的功能，该团队利用CRISPR敲除HeLa细胞中IFNAR2-L （靶向传统的exon9） 或IFNAR2-S （靶向Alu元件衍生的末端exon9） ，并测试两种IFNAR2亚型如何在IFN刺激下影响JAK/STAT信号。结果显示，在I型IFN处理下，STAT1/2的磷酸化需要IFNAR2-L而非IFNAR2-S，且与野生型细胞相比，IFNAR2-S KO细胞在较低的IFN浓度下表现出更强的反应，提示IFNAR2-S的存在可能抑制JAK/STAT的激活，进而影响IFN刺激基因 （ISGs） 的下游激活。

为进一步了解IFNAR2-S的功能，该团队将野生型、IFNAR2-L KO和IFNAR2-S KO细胞分别暴露于IFN，可观察到野生型和IFNAR2-S KO HeLa细胞对IFN处理的细胞活力均显著降低，在IFNAR2-S KO细胞中过表达IFNAR2-S足以使IFN敏感性恢复到接近野生型的水平。此外，他们还通过转染不同浓度的IFNAR2-S siRNA以调节IFNAR2-L: IFNAR2-S表达的相对比例，发现增加两者比例导致细胞活力显著降低，即IFNAR2-L: IFNAR2-S可调节细胞对IFN的反应。

I型干扰素在宿主抗病毒反应中发挥重要作用，且最近的研究表明I型IFN反应失调与许多COVID-19重症病例相关，为了测试IFNAR2-S在SARS CoV-2感染细胞中的作用，他们构建了稳定表达ACE2受体的IFNAR2-S KO和IFNAR2-L KO A549肺癌细胞系，在IFNβ刺激下，ISG激活增加，且能诱导对SARS-CoV-2更有效的抗病毒反应。随后，该团队用登革热病毒 （DENV-2） 验证了上述发现，用DENV-2分别感染用或不用IFN提前处理的HeLa细胞后用RT-qPCR检测病毒基因组复制，与经IFN预刺激的野生型细胞相比，IFNAR2-S KO细胞中检测到的DENV-2 RNA显著减少。上述发现表明IFNAR2-S和IFNAR2-L亚型的相对表达水平可能在调节细胞对感染的反应中发挥重要作用。

综上，这项工作证明IFNAR2中Alu元件的选择性剪接产生IFNAR2-S异构体，作为一种诱饵受体，可通过调节细胞对I型IFNs的敏感性来维持免疫稳态，抑制干扰素介导的细胞毒性和对SARS-CoV-2及登革热病毒的抗病毒反应，可作为基于IFN的疗法的潜在靶点。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.016

制版人：十一

参考文献

1. Onabajo, O.O., Banday, A.R., Stanifer, M.L., Yan, W., Obajemu, A., Santer, D.M., Florez-Vargas, O., Piontkivska, H., Vargas, J.M., Ring, T.J., et al. (2020). Interferons and viruses induce a novel truncated ACE2 isoform and not the full-length SARS-CoV-2 receptor.Nat. Genet.52, 1283–1293. https://doi.org/10.1038/s41588-020-00731-9.

2. Ng, K.W., Attig, J., Bolland, W., Young, G.R., Major, J., Wrobel, A.G., Gamblin, S., Wack, A., and Kassiotis, G. (2020). Tissue-specific and interferon-inducible expression of nonfunctional ACE2 through endogenous retroelement co-option.Nat. Genet.52, 1294–1302. https://doi.org/10.1038/s41588-020-00732-8.

3. Srinivasachar Badarinarayan, S., Shcherbakova, I., Langer, S., Koepke, L., Preising, A., Hotter, D., Kirchhoff, F., Sparrer, K.M.J., Schotta, G., and Sauter, D. (2020). HIV-1 infection activates endogenous retroviral promoters regulating antiviral gene expression.Nucleic Acids Res.48, 10890–10908. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa832.

4. Lev-Maor, G., Sorek, R., Shomron, N., and Ast, G. (2003). The birth of an alternatively spliced exon: 30 splice-site selection in Alu exons.Science300, 1288–1291. https://doi.org/10.1126/science.1082588.

5. Amarasinghe, S.L., Su, S., Dong, X., Zappia, L., Ritchie, M.E., and Gouil,Q. (2020). Opportunities and challenges in long-read sequencing data analysis. Genome Biol. 21, 30. https://doi.org/10.1186/s13059-020-1935-5.
6. Wang, Z., Gerstein, M., and Snyder, M. (2009). RNA-Seq: a revolutionary tool for transcriptomics.Nat. Rev. Genet.10, 57–63. https://doi.org/10.1038/nrg2484.

BioART战略合作伙伴

（*排名不分先后）

BioART友情合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

会议资讯

近期直播推荐