基础医学研究所曹雪涛团队发现增强干扰素效应的新分子lncRNA-ISIR

2021年11月2日，中国医学科学院基础医学研究所曹雪涛团队在Cell Reports在线发表了“IRF3-binding lncRNA-ISIR strengthens interferon production in viral infection and autoinflammation”的论文。研究报道了该团队发现的新lncRNA并将之称为干扰素（IFN）诱导的IRF3结合RNA（Interferon Stimulated IRF3-associating RNA，lncRNA-ISIR），发现经I型IFN诱导表达的lncRNA-ISIR能够通过阻断Fli-1抑制性作用而增强IRF3介导的I型IFN应答，可强化抗病毒免疫应答和参与自身免疫病进展，提出了lncRNA介导的转录因子正反馈调节机制。

病毒感染一直是人类最常见的感染性疾病之一，严重危害了人类的健康与公共卫生安全。天然免疫是宿主抵抗病原体感染的第一道防线，能够通过诱导产生干扰素而抵御病毒感染，其中IRF3是天然免疫应答和干扰素产生的核心转录因子之一。免疫应答既要清除病毒等病原体感染，同时也要避免过度损伤导致组织损伤，因此收到多方面的精细调控。近年来lncRNA在其中的作用收到了广泛关注，之前研究发现了多条lncRNA分子参与调控IRF3分子的活化和天然免疫应答调控，但均为间接调控IRF3活化。目前，尚没有研究报道表明IRF3分子能够直接结合lncRNA并被调控。因此，是否存在一种lncRNA直接结合IRF3进而更有效调控天然免疫应答模式需要进一步研究。

该研究利用甲醛交联免疫沉淀技术从病毒感染后的巨噬细胞中富集IRF3-RNA复合物，经RNA测序及紫外交联免疫沉淀技术筛选，进一步免疫荧光共定位验证，确定在病毒感染巨噬细胞早期，IRF3与lncRNA-ISIR发生特异性结合。作者通过多种不同实验方法确定lncRNA-ISIR为干扰素刺激基因（Interferon stimulated gene, ISG），而且转录经JAK1/STAT1信号通路介导。然后，利用lncRNA-ISIR-/-小鼠与同窝WT小鼠来源的巨噬细胞进行功能实验，作者发现lncRNA-ISIR基因缺陷后显著抑制了VSV病毒刺激下IRF3蛋白的磷酸化、二聚化及入核，进而了抑制了I型IFN——IFNα和IFNβ的分泌，病毒复制显著增加。小鼠体内实验也同样证明lncRNA-ISIR增强了IRF3介导的I型IFN等天然免疫应答，抑制小鼠不同脏器中的病毒复制，减轻了肺脏炎症损伤，协助宿主抵抗病毒感染。

接下来，作者探究了lncRNA-ISIR促进IRF3介导的天然免疫应答的分子机制。用VSV病毒分别刺激lncRNA-ISIR缺失和野生型的腹腔巨噬细胞，经抗IRF3抗体进行IP实验，发现在邻近170 kD处，lncRNA-ISIR-/- 巨噬细胞特异性富集了一蛋白条带，经质谱鉴定为Fli-1蛋白。即lncRNA-ISIR缺失而非野生型的巨噬细胞在病毒感染时IRF3蛋白特异性结合了Fli-1。意料之外的是，在静息状态下，无论是lncRNA-ISIR缺失还是野生型的巨噬细胞，均存在IRF3-Fli-1复合物。以上结果表明，细胞在未刺激状态下，IRF3与Fli-1相结合，在病毒感染后，干扰素诱导表达的lncRNA-ISIR促进了IRF3从Fli-1的解离进而入核。

作为IRF3结合蛋白，Fli-1在抗病毒免疫应答中发挥了怎样的功能呢？为解答该问题，作者通过沉默Fli-1蛋白的编码基因Flii的表达，发现在干扰野生型巨噬细胞Flii基因后，病毒诱导的IRF3磷酸化未发生明显改变，相反，在lncRNA-ISIR缺失的巨噬细胞中，Flii基因沉默后，IRF3磷酸化水平发生显著升高。与此一致，沉默Flii基因表达并不影响野生型巨噬细胞应激表达I型IFN及病毒复制，但是lncRNA-ISIR缺失巨噬细胞下调的I型IFN应答和增加的病毒复制得到一定程度的回补。以上实验结果表明，lncRNA-ISIR阻断了Fli-1对IRF3活化的抑制，从而促进了IRF3介导的抗病毒天然免疫。

此外，作者还发现在系统性红斑狼疮患者外周血白细胞中lncRNA-ISIR的表达有明显的上升，而有效治疗后则降低至健康人对照水平。这说明IFN/lncRNA-ISIR/IRF3调控轴在临床自身免疫性疾病的免疫应答调控中也发挥着重要的作用。

综上，该研究发现了干扰素刺激表达的新lncRNA--lncRNA-ISIR并证明其通过与IRF3结合能够阻断Fli-1对IRF3的抑制作用，从而增强了IRF3介导的IFN免疫应答反应。该研究工作揭示了lncRNA通过直接结合天然免疫关键分子IRF3调控免疫应答的的功能与分子机制，为天然免疫应答调控打开了新的视角，也为自身免疫疾病和抗病毒免疫应答提供了新的潜在干预靶标。

本研究工作得到中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2016-I2M-1-003）及国家自然科学基金和国家博士后基金的资助。医科院基础医学研究所曹雪涛院士为论文通讯作者，博士后徐俊芳为论文的共同第一作者。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124721013991