Nature丨RNA糖基化新功能——调控自身RNA耐受和凋亡细胞清除稳态

撰文 | 风

RNA感知是一种重要的先天免疫监视程序以防护病原体入侵。模式识别受体监测内体和胞质外源RNA。在内体中，TLR3感知双链RNA（dsRNA），TLR7/8感知单链RNA（ssRNA）【1】。RIG-I样受体包括RIG-I和MDA5监测胞质外源RNA【2,3】。RNA识别后开启NF- κ B依赖的促炎因子表达和IRF3或IRF7依赖的I型干扰素表达【4,5】。RNA并非病原相关分子模式，因此机体需要防止自身RNA的感知，涉及的机制包括空间隔离、RNA酶降解以及RNA修饰。N-糖基化是最近鉴定一种RNA新型修饰（详见BioArt 报道： ； ；； ； ）。R NA糖基化的直接位点是修饰碱基3-(3-氨基-3-羧丙基)尿苷（acp 3 U），主要发生在tRNA的D-loop中（详见BioArt报 道： ）。在 内质网，糖基化的RNA通过内质网-高尔基体网络转运至细胞表面，随后在不刺激免疫情况下被内吞。然而，糖基化RNA如何阻止被自我感知以及其具体功能仍不清楚。值得注意的是，机体凋亡细胞被组织驻留巨噬细胞清除且并不引发炎症，该过程称为胞葬作用（efferocytosis）。在这种情况下，细胞表面的糖基化RNA增加细胞内体中RNA感受器的暴露风险。因此，糖基化RNA的细胞表面定位对清除死亡细胞的免疫静默提出新的挑战，但其机制不明。

近日 ， 美国康涅狄格大学法明顿分校健康医学院免疫系 Vijay A. Rathinam 团队 和波士顿儿童医院 Ryan A. Flynn 团队在Nature上发表了 题为 RNA N-glycosylation enables immune evasion and homeostatic efferocytosis 的 研究文章 。 该研究揭示小RNA的N-糖基化修饰阻止内体中内源性小RNA的感知以避免炎症反应，为自身RNA耐受以及凋亡细胞清除稳态提供新的机制 。

团队分离HeLa细胞（富集糖基化RNA）小RNA，并使用PNGase F处理去除糖基化基团。实验发现天然小RNA并不能诱导RAW细胞产生IFN β 。相反，PNGase F处理的小RNA却可以诱导明显的IFN β 产生，但这种表型可以被 RNA酶处理废除。然而，PNGase F处理的长链RNA（无糖基化RNA）并不能在巨噬细胞产生IFN β 。Western blot实验发现去糖基化小RNA促进巨噬细胞TBK1和IRF3，以及JNK、ERK1/2、p38和NF- κ B的磷酸化。此外，考虑到细胞膜表面的糖基化RNA持续性内吞，作者使用9倍浓度的PNGase F直接处理RAW细胞也能引起RNA依赖的炎症反应。上述结果表明 RNA的N糖基化抑制免疫活化。 随后，作者检测到人和小鼠血清中也存在糖基化小RNA，且这些血清去糖基化RNA也具有免疫刺激能力。

紧接着，团队检测糖基化RNA对于巨噬细胞胞葬作用的影响。阿霉素诱导Hela细胞凋亡后与巨噬细胞孵育，发现经PNGase F处理的凋亡细胞明显诱导炎症反应，而活细胞和正常凋亡细胞以及经PNGase F+RNA酶处理的凋亡细胞经均不能引起类似的IFN β 产生。与此同时，肌动蛋白聚合抑制剂松孢菌素D抑制胞葬作用则可以显著降低IFN β 水平，表明胞葬作用是含有去糖基化RNA的凋亡细胞诱导炎症反应的前提。总之， RNA的N-糖基化促进凋亡细胞清除的免疫静默。

作者前期鉴定acp 3 U是RNA糖基化位点（ 详见BioArt报道： ） 。acp 3 U是由DTWD1/2催化尿嘧啶形成。因此，作者猜测DTWD2缺失可以通过阻止acp 3 U形成抑制RNA的N-糖基化，进而促进RNA依赖的炎症反应。意外的是，作者观察到相反的表型，从DTWD2缺失的细胞中分离的小RNA并不能诱导巨噬细胞的 IFN β 产生。类似地， DTWD2缺失的凋亡细胞也不能诱导胞葬作用介导的 IFN β 炎症反应。一个解释是小RNA的acp 3 U是其免疫刺激能力所必须的，但其N-糖基化可以封闭此位点。为此，作者先使用Endo-F2/F3处理小RNA去除糖链但保留单个N-葡糖胺封闭acp 3 U位点，发现其并不能引起炎症反应。随后，直接人工合成18个核苷酸的包含U以及acp 3 U的tRNA，发现acp 3 U的tRNA相比于非修饰tRNA刺激巨噬细胞产生更高水平的IL-6和TNF α 。RNA-seq分析证实含有acp 3 U的tRNA诱导RNA感知和固有免疫应答，如TLR和IRF通路。这些数据支持一种模型，即 acp 3 U修饰的RNA是一种固有免疫激活剂，但acp 3 U的N-糖基化可以封闭其活性基团。

最后，团队探索acp 3 U的适配性受体。作者从对照、TRIF KO（TLR3适配器）、MyD88 KO（TLR7适配器）小鼠分离骨髓来源巨噬细胞，并使用去糖基化小RNA刺激发现TRIF和MyD88敲除显著降低 IFN β 产生。随后，作者直接从 从对照、TLR3 KO、TLR7 KO小鼠分离骨髓来源巨噬细胞，同样使用去糖基化小RNA刺激发现TLR3和TLR7敲除也能显著降低 IFN β 产生。类似的炎症降低表型也见于凋亡细胞胞葬作用实验。这些实验结果表明内体TLR3和TLR7感知 acp 3 U 小RNA并诱导炎症反应。此外，相比于经典TLR3/7激动剂poly（I:C）（TLR3）、CL097（TLR7和TLR8）、R837（TLR7）、2 ′ ,3 ′ -cGMP（TLR7）和ssRNA40（TLR7和TLR8），去糖基化小RNA具有类似的炎症刺激能力。总之，这些结果进一步支持 RNA的N-糖基化作为化学屏障基团防止RNA在内体的感知以避免炎症反应。

综上所述，这 项 研究 揭示小RNA中 acp 3 U位点 N-糖基化修饰的生物意义，去糖基化小RNA的 acp 3 U 可以在巨噬细胞内体中经TLR3/7识别引发RNA依赖的炎症反应，而N-糖基化修饰作为封闭基团阻止 acp 3 U暴露进而避免自身RNA识别引发炎症反应，为自身RNA耐受和凋亡细胞清除稳态提供新的生物机制 。

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09310-6

制版人： 十一

参考文献

1. Katherine A, Fitzgerald., Jonathan C, Kagan.(2020). Toll-like Receptors and the Control of Immunity.Cell, 180(6), 0. doi:10.1016/j.cell.2020.02.041

2. Mitsutoshi, Yoneyama., Mika, Kikuchi., Takashi, Natsukawa., Noriaki, Shinobu., Tadaatsu, Imaizumi., Makoto, Miyagishi., Kazunari, Taira., Shizuo, Akira., Takashi, Fujita.(2004). The RNA helicase RIG-I has an essential function in double-stranded RNA-induced innate antiviral responses.Nat Immunol,5(7), 0. doi:10.1038/ni1087

3. Hiroki, Kato., Osamu, Takeuchi., Eriko, Mikamo-Satoh., Reiko, Hirai., Tomoji, Kawai., Kazufumi, Matsushita., Akane, Hiiragi., Terence S, Dermody., Takashi, Fujita., Shizuo, Akira.(2008). Length-dependent recognition of double-stranded ribonucleic acids by retinoic acid-inducible gene-I and melanoma differentiation-associated gene 5.J ExpMed, 205(7), 0. doi:10.1084/jem.20080091

4. Y T, Juang., W, Lowther., M, Kellum., W C, Au., R, Lin., J, Hiscott., P M, Pitha.(1998). Primary activation of interferon A and interferon B gene transcription by interferon regulatory factor 3.Proc Natl Acad Sci U S A, 95(17), 0. doi:10.1073/pnas.95.17.9837

5. Yaqun, Huang., Da, Liu., Mengting, Chen., San, Xu., Qinqin, Peng., Yan, Zhu., Juan, Long., Tangxiele, Liu., Zhili, Deng., Hongfu, Xie., Ji, Li., Fangfen, Liu., Wenqin, Xiao.(2023). TLR7 promotes skin inflammation via activating NFκB-mTORC1 axis in rosacea.PeerJ,11(0), 0. doi:10.7717/peerj.15976

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*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

近期直播推荐

点击主页推荐活动

关注更多最新活动！