RNA“插手”后 防御病毒不再依赖免疫系统

时间:2019-09-18 来源:www.syqnsy.com

在RNA“介入”后,防御病毒不再依赖于免疫系统

本报记者张嘉兴

近日,《科学》杂志在网上公布了曹雪涛团队的巨大成果,他们首先提出并确认了新的明显代谢抗病毒机制。

在生物学的“中心规律”中,核糖核酸(RNA)一直起着信息传递和组装工具的作用,多年来一直没有摆脱“跑龙”的定位。随着表观遗传学的诞生和发展,人们逐渐意识到,运行多年的RNA实际上是无限的,可与“黑暗大师”相媲美。

最近,《科学》杂志发表了中国工程院院士团队和南开大学校长曹雪涛的最新论文《m6A RNA修饰介导的细胞代谢重塑抑制病毒复制》。他们进一步证实了RNA调控的强大力量。研究表明,通过RNA进行甲基化修饰(添加或去除甲基)该组遗传物质的活性和构象的变化可以改变细胞代谢状态并影响代谢物,最终抑制病毒复制。

将表观遗传学与代谢结构域联系起来的这一新发现创造性地证实了一种全新的明显代谢机制,从抗病毒学的角度来看,细胞可以基于RNA而不依赖于天然免疫。 “内部和外部”的抗病毒策略是防止病毒感染。

找到免疫独立的抗病毒途径的另一种方法

“先天免疫功能有助于干扰素的产生,这是抗病毒药物的主要途径。这种方法是相对彻底的研究,但是一些临床现象使我们想到了独立于天然免疫的抗病毒机制。例如,干扰素的作用抗病毒治疗是有限的,可能只对某些人有效。“曹雪涛说,这表明干扰素的产生不是唯一的抗病毒途径,可能还有其他非经典的抗病毒途径,甚至独立于免疫的抗病毒模型系统。

随着临床的临床研究问题,上述论文的第一作者刘洋和中国医学科学院基础医学研究所免疫学系的博士生开辟了“非常不同”的问题。在免疫学实验室的经验。寻找免疫独立的抗病毒途径。

原始科学研究的发现很像“探索”。在同行彻底探索的研究领域,有必要寻找另一种方法来寻找科学研究的“荒芜之地”。

“在大的科学框架中,我们必须选择一个方向。当学术界注意到RNA修饰时,这个领域仍然存在许多科学问题。”刘洋回忆说,RNA的甲基化修饰刚刚被发现。可以证明“甲基化”和“去甲基化”,并且身体可以通过动态调节RNA修饰来调节生命活动。

那么,他们受监管的生活活动中是否有任何与病毒有关的活动?曹雪涛团队决定在国家科学基金会基础科学中心项目和中国医学科学院医疗卫生技术创新项目资助后开始筛查。

在一个完全未知的区域探索,最令人困惑的是“第一步”。在曹雪涛的指导下,刘洋选择了一种在哺乳动物中经常发生的甲基化修饰。刘洋解释说,普遍存在意味着它是重要的。

为了判断“第一步”的方向,刘洋“脉冲”了病毒感染的细胞。 “我想看到的是病毒感染后,病毒的数量和甲基化修饰的程度是相关的。”

“RNA相关的研究技术很难。虽然修改的检测水平是一个小实验,但我们的实验室以前没有做过。测试前没有经验。”刘洋说,从免疫接种,你需要学习很多新技术。

通过学习大量参考文献,刘洋找到了适用的技术,并反复试图找出匹配参数,最后建立了技术体系并获得了正相关结果。

在这一点上,凭借生命科学研究的实证基础和敏锐性,前沿领域“荒地”的“第一步”是对的!

寻求真相RNA甲基化调节代谢抗性病毒

“当时发现5种酶参与了RNA的甲基化修饰。”刘洋说,其中3种是甲基转移酶,2种是脱甲基酶。要证明元素是否重要,请查看它。当你不在时会发生什么。

研究人员对所有五种酶进行了“敲低”操作,发现只有RNA去甲基化酶ALKBH5(以下简称A5)“缺席”,病毒含量显着低于不存在时的病毒含量。此时,机制的核心组件浮出水面。

接下来的问题是:A5在体内做了什么以及修改了哪些RNA?

在一个复杂的体内,核心酶变化的影响就像多米诺骨牌一样,影响着数百个通道变化。

“通过甲基化抗体,这些变化被'捕获'并测序,然后哪些基因受到影响。”刘洋说:“这些新技术需要从头开始探索和建立,包括试剂和其他系统的构建。我还试验了大量的文章,并比较了哪一篇是最可行的。”

关于它是否可行的问题的答案不是当时可以判断的问题。 “它需要对生物信息学进行分析和判断才能达到某些目标,以确定实验系统是否成功以及实验结果是否可靠和可用。”刘洋表示,中国在该领域的研究很少,因此该团队与在国外大学学习的生物信息学领域的专业分析师合作,组建了一支新的联合实验团队。 “我负责初步的生物实验,我的合作伙伴完成了生物信息学中用于甲基化测序的大数据分析。”

在生物信息学的基础上,团队分析并挖掘了数据,然后相互讨论,看看有什么线索。 “我们正在寻找甲基化修饰的转录本,并在A5的影响下改变表达水平。”刘洋说,数据分析表明,在A5的影响下,发生了很多变化,但在变化最大的十大途径中,很多与新陈代谢有关,进一步指出了团队下一步研究工作的方向。

持续的探索为团队带来了更深的“蓝海”。 “新陈代谢是另一个与免疫力不同的重要领域。”刘说,明显的改变通过调节新陈代谢来影响病毒感染,这是以前从未做过的一个领域,对团队非常感兴趣。 “但我也感受到很大的压力,需要联系新领域并建立新的技术系统,如代谢背景知识学习和建立靶向代谢组学等代谢相关的检测系统。”

该团队进一步筛选了代谢相关基因,发现RNA甲基化通过将“触角”插入细胞的代谢途径,改变代谢物并对病毒复制产生抑制作用而起作用。新机制可归纳如下:一旦宿主细胞被病毒感染,它将抑制去甲基化酶ALKBH5的活性,增强相关代谢靶分子的RNA甲基化修饰,然后被识别和降解,从而改变细胞。代谢状态和代谢物衣康酸的产生减少,最终抑制病毒复制。

联合验证三种测序方法,以证明新机制的正确性

“除了证明新发现的机制是调节病毒感染的关键,我们还必须探索它与免疫的关系。”刘洋说,“我们已经测试了细胞和身体的水平。”

“检测免疫水平是我们实验室的老生常谈,”刘洋说,“如果A5缺失后抑制病毒的作用是通过免疫功能实现的,那么相关的免疫信号应该得到增强。但我们发现免疫功能没有改变。很强,但会减少。”

感染病毒后,免疫被“扼杀”,这一违反免疫常识的发现,既让刘洋兴奋又让她不解。

“当时,我无法完全理解‘自然免疫不依赖’的概念。刘洋说,她的导游曹雪涛报道了这种不可理解的现象。

刘洋回忆说:“曹先生启发我说,免疫效果下降可能是由于A5缺失细胞中病毒数量减少,少量病毒不能有效激活免疫反应。”

人们往往混淆了已有的经验和新的发现,而基于实验准确性的可追溯性将有助于突破传统,产生创新。

新机制的核查往往更加严格。“在《科学》的审查阶段,审查人员提出使用另一种称为ICLIP测序的方法来验证A5酶主要通过调节靶RNA起作用。”刘洋说,尽管之前的RNA测序和M6A测序等方法已经能够证明这一问题,但是同步性的证明将为研究结果提供更为确凿的证据。在随后的实验中,iclip确实让研究团队清楚地看到了a5酶和靶rna的直接作用。

代谢系统和免疫系统不再是两个不同的系统。新型表观代谢机制的引入不仅通过明显的修饰和代谢重塑提出了宿主细胞抑制病毒复制的新视角,而且使人们更深入地了解体内广泛的相关性和不可分割性。为现代医学的发展提供灵感。

——