新功能、新界面、新体验,扫描即可下载生物谷APP!
首页 » 分子生物学 » 哺乳动物真地存在抵抗病毒的RNAi反应吗?大家争论不休

哺乳动物真地存在抵抗病毒的RNAi反应吗?大家争论不休

来源:本站原创 2017-07-23 14:31


图片来自iStockphoto/Adventtr

2017年7月23日/生物谷BIOON/---一项新的研究为哺乳动物细胞能够利用小干扰RNA(siRNA)抵抗病毒添加新的证据(Immunity, doi:10.1016/j.immuni.2017.05.006),但是关于它的生理重要性的问题仍未解决。

中国科学院武汉病毒研究所生物学者周溪(Xi Zhou)教授几年前就已知道他想要从事什么方向的研究,但是他可能从没有在哺乳动物中去寻找RNA干扰(RNAi)。他谈及自己和他的合作者时说道,“当时,我们非常年轻,经验不足。”

但是,周溪教授被2014年的两篇论文(Science, doi:10.1126/science.1241930; Science, doi:10.1126/science.1241911,相关新闻报道参见:抗病毒免疫机制研究获进展)所吸引,那两篇论文提供了小鼠胚胎干细胞、幼地鼠肾细胞(baby hamster kidney cell)和新生小鼠中存在抵抗病毒的RNAi反应的证据。他也有兴致地阅读了这个领域对此提出的质疑意见。为此,他着手设计一项新的研究以便解决其中的一些质疑意见。

这项研究的结果与近期的其他研究一起有助改变哺乳动物像植物和无脊椎动物那样能够利用siRNA发动抗病毒防御的观点的支持者和怀疑者之间的争论。但是周溪课题组开展了一年多的失败实验后才取得成功。

一种新的免疫机制

1998年,RNAi首次在线虫中发现(Nature, doi:10.1038/35888)。在这种免疫反应中,一种被称作Dicer的宿主酶将双链RNA(RNA病毒的一种警告信号)切割成长21~23nt的RNA片段(即siRNA)。来自这些RNA片段的单链RNA被整合到RNA诱导沉默复合体(RNA-induced silencing complex, RISC)中,并且被用来识别病毒RNA的互补链,因此酶Argonaute能够清除它们。

1998年的这一发现导致很多人研究这种新的免疫机制,而且针对RNAi在植物和无脊椎动物中的重要性的有力证据出现了。但是几乎没有实验室能够在哺乳动物中发现RNAi反应存在的任何痕迹。

2013年同时发表在Science期刊上的那两篇论文为哺乳动物存在RNAi反应提供强有力的证据,但是一些质疑意见依然存在。美国西奈山伊坎医学院的Benjamin tenOever、美国杜克大学医学中心的Bryan Cullen和美国宾夕法尼亚大学医学院的Sara Cherry发表一篇小型综述论文(Cell Host & Microbe, doi:10.1016/j.chom.2013.09.011),承认胚胎干细胞可能产生siRNA来抑制病毒复制。

在他们的众多观点当中,tenOever、Cullen和Cherry指出用来作为RNAi反应在哺乳动物的成熟体细胞中存在的证据的小RNA“仅是分析的几百万个小RNA中的几百个”,相反之下,当植物或无脊椎动物细胞遇到双链RNA时,siRNA大量增加。RNAi似乎与一种直接干扰它的组分的哺乳动物免疫通路不兼容。不同于无脊椎动物和植物的是,成熟的哺乳动物细胞具有一种基于蛋白的被干扰素信号控制的免疫机制,这种免疫机制切割在RNAi中发挥关键作用的Argonaute蛋白,不过,干细胞缺乏这种能力。

周溪教授反复阅读了这篇小型综述论文。随后,他着手设计了这项新的研究来验证他们提出的质疑。

对质疑提出挑战

在导致手足口病的人肠道病毒71(HEV71)基因组中,周溪课题组发现一个基因编码的蛋白似乎是RNAi的一种病毒抑制物(viral suppressor of RNAi, VSR)。这些VSR蛋白抑制植物和无脊椎动物中的RNAi反应,而且有人提出,它们可能有助解释为何在哺乳动物中很难检测到RNAi。该课题组决定制造出一种缺乏这种抑制蛋白的病毒突变体,以便观察它是否在两种不同的人体细胞系中引发容易检测到的RNAi反应。

周溪教授说,在14个月的实验失败之后,他发现他的课题组正在使用的这种病毒突变体快速地进化,重新获得它的VSR功能,因而抑制他们正在寻找的RNAi反应。该课题组随后再次利用一种经过基因改造缺乏VSR功能的更加稳定的病毒进行尝试,结果发现它导致细胞产生显著更多的siRNA。为了证实这些结果,他们对这些宿主细胞中的Dicer进行基因敲除,结果发现这些siRNA消失了。

作为2013年发表在Science期刊上的那两篇论文中的一篇论文的作者,美国加州大学河滨分校分子病毒学与免疫学教授丁守伟(Shou-Wei Ding)说,这项新的研究“提供另一个例子来说明一种人病毒病原体对这种抗病毒RNAi反应的诱导和抑制。而且它也证实这种人类病毒进化出一种RNAi抑制物”。

Cullen在同期的Immunity期刊上写了一篇综述论文(Immunity, doi:10.1016/j.immuni.2017.05.004),称这项新的研究是“这个领域的一个重要的补充”,不过也提醒道,哺乳动物中存在的RNAi反应的生理重要性迄今为止仍未被确定。

tenOever仍然未被说服。他指出周溪教授的研究结果可能是干扰素反应而不是RNAi反应存在的证据。他告诉《科学家》杂志,“这篇论文与很多其他实验室(包括他自己的实验室)的发现不相一致。”他注意到,很多负面发现并未被发表。他说,“针对哺乳动物存在RNAi反应的这个观点,我不知道除了悲观之外还有什么别的看法。”

丁守伟教授注意到干扰素控制和RNAi机制存在关联性。他说,“一种可能性就是RNAi可能受到干扰素的调节。这两者之间的关系也是未来值得观察的地方。”

尽管不同的意见仍然存在,但是美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Chris Sullivan说,周溪教授的这篇论文与2013年发表在Science期刊上的那两篇论文以及去年丁守伟教授和美国哈佛医学院的Kate Jeffrey发表的另一篇论文(Nature Microbiology, doi:10.1038/nmicrobiol.2016.250)已改变了关于哺乳动物存在RNAi的讨论。他告诉《科学家》杂志,“大约四年前,这种争论是,哺乳动物中存在RNAi的任何迹象或特征吗?”他说,尽管这一点已被解决,“但是主要的问题仍然未被解决,它就是哺乳动物中的RNAi是一种重要的或者有意义的抗病毒反应吗?我认为迄今为止尚没有任何证据证实这一点。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Yang Qiu, Yanpeng Xu, Yao Zhang et al. Human Virus-Derived Small RNAs Can Confer Antiviral Immunity in Mammals. Immunity, 20 June 2017, 46(6):992–1004, doi:10.1016/j.immuni.2017.05.006

P. V. Maillard, C. Ciaudo, A. Marchais et al. Antiviral RNA Interference in Mammalian Cells. Science, 11 Oct 2013, 342(6155):235-238, doi:10.1126/science.1241930

Yang Li, Jinfeng Lu, Yanhong Han et al. RNA Interference Functions as an Antiviral Immunity Mechanism in Mammals. Science, 11 Oct 2013, 342(6155):231-234, doi:10.1126/science.1241911

Andrew Fire, SiQun Xu, Mary K. Montgomery et al. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature, 19 February 1998, doi:10.1038/35888

Bryan R. Cullen, Sara Cherry, Benjamin R. tenOever. Is RNA Interference a Physiologically Relevant Innate Antiviral Immune Response in Mammals? Cell Host & Microbe, 16 October 2013, 14(4):374–378, doi:10.1016/j.chom.2013.09.011

Bryan R. Cullen. RNA Interference in Mammals: The Virus Strikes Back. Immunity, 20 June 2017, 46(6):970–972, doi:10.1016/j.immuni.2017.05.004

Yang Li, Megha Basavappa, Jinfeng Lu et al. Induction and suppression of antiviral RNA interference by influenza A virus in mammalian cells. Nature Microbiology, Published online: 05 December 2016, doi:10.1038/nmicrobiol.2016.250


Mammalian Immunity: What’s RNAi Got to Do with It?

版权声明:本文系生物谷原创编译整理,未经本网站授权不得转载和使用。如需获取授权,请点击
温馨提示:87%用户都在生物谷APP上阅读,扫描立刻下载! 天天精彩!


...(全文约6053字)
<< 去看24小时最新(38)

相关标签

最新会议 培训班 期刊库