曹雪濤組Nat Immunol揭示m6A在天然免疫中的重要調控作用

BioArt按：最近一段時間，有關m6A修飾的亮點文章頻出，讓人有些目不暇接，這些工作主要涉及m6A在果蠅性別決定、調節斑馬魚母源mRNA清除、小鼠精子發生以及T細胞穩態調控中的重要作用。然而，到目前為止，有關m6A在調節抗病毒天然免疫中的作用尚未有報道。8月28日晚，來自中國醫學科學院/北京協和醫學院曹雪濤院士課題組在Nature Immunology雜誌上在線發表了題為「The RNA helicase DDX46 inhibits innate immunity by entrapping m6A-demethylated antiviral transcripts in the nucleus」的研究論文，首次報道了m6A修飾在抗病毒天然免疫中的重要調控作用及其分子機制。

論文解讀：

最近一段時間以來，m6A頻繁的出現在許多知名期刊論文的標題之中，其發展勢頭和熱門程度堪比前些年圍繞DNA去甲基化酶TET的一系列研究。其中比較有代表性的亮點工作包括今年3月份哈佛大學施揚教授領導的團隊報道了m6A修飾參與DNA損傷早期修復【1】；m6A調控果蠅性別決定【2,3】；何川課題組報道了m6A調控斑馬魚母源mRNA清除【4】；耶魯大學李華兵等報道了m6A調控T細胞穩態【5】；何川、周琪、李偉、楊運桂等報道了m6A在精子發生中的作用【6,7】等（詳見BioArt早前的報道：Nature：中美合作首次發現m6A修飾調控T細胞穩態【附專家點評】；Nature：m6A調控果蠅性別決定；何川課題組報道DNA新修飾m6A在斑馬魚和豬早期胚胎髮育中的分布；何川/周琪、楊運桂等背靠背發文揭示m6A在精子發生中的重要作用）。

曹雪濤院士實驗室近年來一直圍繞表觀遺傳修飾與免疫調控做了大量的優秀成果，這篇文章同是也是是繼上個月該課題組在Cell發表文章揭示了甲基轉移酶SETD2分子在促進干擾素抗病毒效應中的重要功能之後的又一力作（曹雪濤組Cell報道抗病毒免疫新機制【附專家點評】）。

包含DEAD-box（DDX）的RNA解旋酶家族成員蛋白擁有12個保守的motif，在抗病毒天然免疫反應中具有重要的調控作用。目前研究得較多的DDX家族成員中，有一些被報道可以感受病毒核酸或者調控與之相關的下游信號通路。其中，DDX58（GIG-I）被報道能夠識別病毒RNA，DDX41被報道能夠識別細胞內的DNA，這些都能夠導致轉錄誘導編碼I型干擾素的基因的表達【8,9,10】。然而目前並沒有關於DDX家族成員負控抗病毒干擾素產生的報道。此外，許多DDX家族成員主要定位於細胞核，並且有報道表明能夠調控RNA代謝的許多方面【11,12】，因此研究人員猜測定位於細胞核的RNA解旋酶是否可以通過調控RNA修飾進而影響抗病毒天然免疫反應。

在這項最新研究中，研究人員主要集中研究一種名為DDX46的RNA解旋酶上。研究表明，定位在細胞核的DDX46可以通過招募m6A的去甲基化酶ALKBH5誘導抗病毒基因表達的mRNA在細胞核滯留，從而負調控抗病毒天然免疫反應。

那麼研究人員是如何鎖定對DDX46的研究的呢？這要從DDX家族成員有許多參與mRNA剪接說起【11】。在眾多參與mRNA剪接調控的DDX家族成員中，有三個成員（DDX1、DDX3、DDX41）作為胞質感受器還參與了抗病毒的天然免疫反應。於是，研究人員提出問題，希望找到其它參與mRNA剪接並且在細胞核中能夠影響宿主的抗病毒反應的DDX家族成員。通過siRNA篩選了七個DDX家族成員（DDX5,17,23,39,42,46，48），最紅髮現只有DDX46的敲低能夠大幅增加病毒感染後β-干擾素的產生。

通過使用iCLIP-seq（individual nucleotide resolution UV crosslinking and immunoprecipitation sequencing）技術，進一步研究發現DDX46能夠結合MAVS、TRAF3、TRAF6等三個抗病毒基因編碼的RNA並使之滯留在細胞核內。

為了進一步弄清楚DDX46導致MAVS、TRAF3、TRAF6編碼的RNA滯留在細胞核內的原因，研究人員通過免疫沉澱結合質譜分析手段鑒定到了m6A去甲基化酶ALKBH5和DDX46結合。基於此，研究人員自然而然的會想到DDX46是否可能是因為招募的了m6A去甲基化酶ALKBH5從而影響了前面所述的相關基因編碼的mRNA上m6A修飾的變化，進而影響了其在細胞核內的滯留。後面的一些列實驗，包括敲除DDX46的體內實驗都是順理成章了。

總的來說，該工作完成的非常紮實，邏輯清楚。通過篩選DDX家族蛋白負控抗病毒天然免疫而意外的發現了m6A修飾在其中的重要調控作用，具有很高的創新性，同時該研究也豐富了DDX家族成員的新功能，為深入理解抗病毒天然免疫中的精細調控提供了新的分子機制。

參考文獻：

1、Xiang, Yang, et al. "RNA m6A methylation regulates the ultraviolet-induced DNA damage response."Nature543.

2、Kan, Lijuan, et al. "The m6A pathway facilitates sex determination in Drosophila."Nature Communications8 (2017).

3、Haussmann, Irmgard U., et al. "m6A potentiates Sxl alternative pre-mRNA splicing for robust Drosophila sex determination."Nature540.7632 (2016): 301-304.

4、Zhao, Boxuan Simen, et al. "m6A-dependent maternal mRNA clearance facilitates zebrafish maternal-to-zygotic transition."Nature542.7642 (2017): 475-478.

5、Li, Hua-Bing, et al. "m (6) A mRNA methylation controls T cell homeostasis by targeting the IL-7/STAT5/SOCS pathways."Nature(2017).

6、Xu, Kai, et al. "Mettl3-mediated m (6) A regulates spermatogonial differentiation and meiosis initiation."Cell research(2017).

7、Hsu, Phillip J., et al. "Ythdc2 is an N (6)-methyladenosine binding protein that regulates mammalian spermatogenesis."Cell research(2017).

8、Loo, Y.M. & Gale, M. Jr. Immune signaling by RIG-I-like receptors.Immunity34, 680–692 (2011).

9、Zhang, Z. et al. The helicase DDX41 senses intracellular DNA mediated by the adaptor STING in dendritic cells.Nat. Immunol.12, 959–965 (2011).

10、Parvatiyar, K. et al. The helicase DDX41 recognizes the bacterial secondary messengers cyclic di-GMP and cyclic di-AMP to activate a type I interferon immune response.Nat. Immunol.13, 1155–1161 (2012).

11、Linder, P. & Jankowsky, E. From unwinding to clamping - the DEAD box RNA helicase family.Nat. Rev. Mol. Cell Biol.12, 505–516 (2011).

12、Calo, E. et al. RNA helicase DDX21 coordinates transcription and ribosomal RNA processing.Nature518, 249–253 (2015).

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