曹雪涛团队再取新进展

内体定位的RNA传感器Toll样受体3 (TLR3)的预二聚化是其固有识别所必需的，但TLR3预二聚体的形成和精确激活机制尚不清楚。

2025年9月8日，中国医学科学院北京协和医学院基础医学研究所曹雪涛、南开大学饶子和共同通讯在Cell Research在线发表题为“Molecular characterization of endosomal self RNARmrp-engaged TLR3 dimerization to prime innate activation”的研究论文。该研究证明，内体定位的自身RNARmrp直接与TLR3结合并在早期内体中诱导TLR3二聚化，但在稳态条件下不与内体定位的TLR7、TLR8、TLR9或胞质RNA传感器RIG-I相互作用。

Rmrp-TLR3复合物的冷冻电子显微镜结构揭示了Rmrp结合的TLR3二聚体的一种新型重叠构象，这与dsRNA的激活机制不同，并且Rmrp3'端的特定结构特征对其与TLR3的功能性相互作用至关重要。此外，TLR3的K42残基对于与Rmrp结合并随后的二聚化至关重要。在内体酸化后，Rmrp与TLR3分离，形成成熟的TLR3二聚体，为先天识别和激活做好准备。髓系细胞缺乏Rmrp会降低TLR3二聚化，并减弱TLR3介导的体内外抗甲型流感病毒反应。这些发现阐明了自身RNARmrp启动的TLR3二聚化的结构模式，并使其在内体膜上进行有效的先天识别，扩展了人们对膜相关TLRs如何进行预二聚化的认识，并提示亚细胞定位的自身RNAs在增强先天激活方面具有新的功能。

核酸传感器在抵抗病毒感染中发挥关键作用，并参与自身炎症。这些先天传感器激活的精确调控机制复杂且至关重要。RNA结合蛋白（RBPs）及其与RNAs的相互作用广泛参与免疫和炎症的调控。RNA传感器是识别死细胞释放或活细胞分泌的非自身RNAs或自身RNAs，从而启动先天信号传导的RBP。它们也可以通过与自身RNA相互作用进行功能调控。先天传感器的亚细胞定位与其功能密切相关，靶向亚细胞器已引起精准医疗的日益关注。Toll样受体3（TLR3）和TLR7-9是位于内体的膜相关先天传感器。TLR3 和 TLR9 分别识别双链RNA(dsRNA) 和单链 DNA (ssDNA)，而 TLR7 和 TLR8 则与单链 RNA (ssRNA) 或其降解产物结合。内溶酶体中 RNase介导的自身 RNAs 降解对免疫稳态至关重要。RNase 功能障碍可能导致内体 TLR的免疫激活，进而引发自身免疫性疾病。迄今为止，尚无报道描述在早期内体或溶酶体中选择性定位或积累的自身RNAs，这些自身 RNAs 是否能够与膜相关 RNA 传感器发生生理相互作用并调节其固有识别和激活能力仍不清楚。

TLR3 广泛表达于各种组织和器官，尤其在肺部高表达，并广泛参与肺部炎症。 TLR3 识别致病性 dsRNA 后，会与衔接蛋白 Toll/Il-1R 结构域的诱导 IFN-β (TRIF)相互作用，从而启动 I 型干扰素 (IFNs) 和促炎细胞因子的产生。及时有效地激活肺泡上皮细胞中的 TLR3 对宿主防御肺部病毒感染至关重要。除了识别病毒 dsRNA以启动抗病毒先天反应外，TLR3 还参与自身免疫性疾病的发病机制，并且其对坏死细胞释放的 RNA 的识别会介导自身炎症。因此，更好地理解TLR3 介导的先天反应的激活和终止的精确调控对于维持免疫稳态至关重要。

结构研究极大地促进了人们对先天传感器及其信号转导的理解。TLR3 和 TLR7-9 在酸性 pH 条件下会被蛋白水解酶裂解。结构分析表明，裂解或结合的TLR在先天感知中起主要作用，而膜结合的TLR通常以二聚体形式存在，以便与配体结合。然而，这些内体TLR在与配体结合前如何预先二聚化，它们是否与自身RNA结合，以及结合“自身”RNA和“非自身”RNA之间的结构差异仍不清楚。胞质RNA传感器RIG-I的“启动”步骤对于高效的先天激活至关重要，但这些膜结合的TLR如何精确地启动仍然很大程度上未知。该研究分析了内体定位的和TLR3结合的RNAs，发现TLR3可以在早期内体中与自身RNARmrp相互作用。Rmrp的缺乏显著降低了体外和体内TLR3介导的先天信号传导。研究进一步分析了TLR3-Rmrp复合物的冷冻电子显微镜（cryo-EM）结构，并发现TLR3的K42位点对于其与Rmrp的结合及随后的二聚化至关重要。总而言之，该研究结果表明，早期定位于内体中的自身RNARmrp能够与TLR3特异性相互作用并参与TLR3二聚化，而二聚化正是感知致病dsRNA并高效启动先天激活的关键。研究还揭示了内体TLR预二聚化的结构基础，强调了自身RNA在启动先天激活过程中的积极作用。

图1 内体RNARmrp直接与先天传感器TLR3结合（图源自Cell Research）

参考消息：

https://www.nature.com/articles/s41422-025-01178-5