曹雪涛组Nat Immunol揭示m6A在天然免疫中的重要调控作用丨亮点推荐

BioArt按：最近一段时间，有关m6A修饰的亮点文章频出，让人有些目不暇接，这些工作主要涉及m6A在果蝇性别决定、调节斑马鱼母源mRNA清除、小鼠精子发生以及T细胞稳态调控中的重要作用。然而，到目前为止，有关m6A在调节抗病毒天然免疫中的作用尚未有报道。8月28日晚，来自中国医学科学院/北京协和医学院曹雪涛院士课题组在Nature Immunology杂志上在线发表了题为“The RNA helicase DDX46 inhibits innate immunity by entrapping m6A-demethylated antiviral transcripts in the nucleus”的研究论文，首次报道了m6A修饰在抗病毒天然免疫中的重要调控作用及其分子机制。

---

论文解读：

最近一段时间以来，m6A频繁的出现在许多知名期刊论文的标题之中，其发展势头和热门程度堪比前些年围绕DNA去甲基化酶TET的一系列研究。其中比较有代表性的亮点工作包括今年3月份哈佛大学施扬教授领导的团队报道了m6A修饰参与DNA损伤早期修复【1】；m6A调控果蝇性别决定【2,3】；何川课题组报道了m6A调控斑马鱼母源mRNA清除【4】；耶鲁大学李华兵等报道了m6A调控T细胞稳态【5】；何川、周琪、李伟、杨运桂等报道了m6A在精子发生中的作用【6,7】等（详见BioArt早前的报道：Nature：中美合作首次发现m6A修饰调控T细胞稳态【附专家点评】；Nature：m6A调控果蝇性别决定；何川课题组报道DNA新修饰m6A在斑马鱼和猪早期胚胎发育中的分布；何川/周琪、杨运桂等背靠背发文揭示m6A在精子发生中的重要作用）。

曹雪涛院士实验室近年来一直围绕表观遗传修饰与免疫调控做了大量的优秀成果，这篇文章同是也是是继上个月该课题组在Cell发表文章揭示了甲基转移酶SETD2分子在促进干扰素抗病毒效应中的重要功能之后的又一力作（曹雪涛组Cell报道抗病毒免疫新机制【附专家点评】）。

包含DEAD-box（DDX）的RNA解旋酶家族成员蛋白拥有12个保守的motif，在抗病毒天然免疫反应中具有重要的调控作用。目前研究得较多的DDX家族成员中，有一些被报道可以感受病毒核酸或者调控与之相关的下游信号通路。其中，DDX58（GIG-I）被报道能够识别病毒RNA，DDX41被报道能够识别细胞内的DNA，这些都能够导致转录诱导编码I型干扰素的基因的表达【8,9,10】。然而目前并没有关于DDX家族成员负控抗病毒干扰素产生的报道。此外，许多DDX家族成员主要定位于细胞核，并且有报道表明能够调控RNA代谢的许多方面【11,12】，因此研究人员猜测定位于细胞核的RNA解旋酶是否可以通过调控RNA修饰进而影响抗病毒天然免疫反应。

在这项最新研究中，研究人员主要集中研究一种名为DDX46的RNA解旋酶上。研究表明，定位在细胞核的DDX46可以通过招募m6A的去甲基化酶ALKBH5诱导抗病毒基因表达的mRNA在细胞核滞留，从而负调控抗病毒天然免疫反应。

那么研究人员是如何锁定对DDX46的研究的呢？这要从DDX家族成员有许多参与mRNA剪接说起【11】。在众多参与mRNA剪接调控的DDX家族成员中，有三个成员（DDX1、DDX3、DDX41）作为胞质感受器还参与了抗病毒的天然免疫反应。于是，研究人员提出问题，希望找到其它参与mRNA剪接并且在细胞核中能够影响宿主的抗病毒反应的DDX家族成员。通过siRNA筛选了七个DDX家族成员（DDX5,17,23,39,42,46，48），最红发现只有DDX46的敲低能够大幅增加病毒感染后β-干扰素的产生。

通过使用iCLIP-seq（individual nucleotide resolution UV crosslinking and immunoprecipitation sequencing）技术，进一步研究发现DDX46能够结合MAVS、TRAF3、TRAF6等三个抗病毒基因编码的RNA并使之滞留在细胞核内。

为了进一步弄清楚DDX46导致MAVS、TRAF3、TRAF6编码的RNA滞留在细胞核内的原因，研究人员通过免疫沉淀结合质谱分析手段鉴定到了m6A去甲基化酶ALKBH5和DDX46结合。基于此，研究人员自然而然的会想到DDX46是否可能是因为招募的了m6A去甲基化酶ALKBH5从而影响了前面所述的相关基因编码的mRNA上m6A修饰的变化，进而影响了其在细胞核内的滞留。后面的一些列实验，包括敲除DDX46的体内实验都是顺理成章了。

总的来说，该工作完成的非常扎实，逻辑清楚。通过筛选DDX家族蛋白负控抗病毒天然免疫而意外的发现了m6A修饰在其中的重要调控作用，具有很高的创新性，同时该研究也丰富了DDX家族成员的新功能，为深入理解抗病毒天然免疫中的精细调控提供了新的分子机制。

参考文献：

1、Xiang, Yang, et al. "RNA m6A methylation regulates the ultraviolet-induced DNA damage response." Nature 543.

2、Kan, Lijuan, et al. "The m6A pathway facilitates sex determination in Drosophila." Nature Communications 8 (2017).

3、Haussmann, Irmgard U., et al. "m6A potentiates Sxl alternative pre-mRNA splicing for robust Drosophila sex determination." Nature 540.7632 (2016): 301-304.

4、Zhao, Boxuan Simen, et al. "m6A-dependent maternal mRNA clearance facilitates zebrafish maternal-to-zygotic transition." Nature 542.7642 (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. Immunity 34, 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. Nature 518, 249–253 (2015).

相关阅读：

曹雪涛院士简介

曹雪涛，中国医学科学院院长 北京协和医学院校长、中国工程院院士。1981年~1990年在第二军医大学攻读本科、硕士、博士学位；1990年~2010年于第二军医大学担任免疫学教研室讲师、教授、免疫学教研室副主任、主任，第二军医大学副校长兼免疫学研究所所长、全军免疫与基因治疗重点实验室主任、医学免疫学国家重点实验室主任；2010年8月~2011年8月任中国医学科学院 北京协和医学院副院校长；2011年8月至2015年11月任中国医学科学院院长 北京协和医学院副校长；2015年11月至今，任中国医学科学院院长，北京协和医学院校长。2005年当选中国工程院院士，2013年当选德国科学院外籍院士。从事天然免疫与免疫调节基础研究、免疫治疗应用研究。以通讯作者在Cell、Nature、Science、Nature Immunology、Cancer Cell等发表SCI论文230余篇，SCI他引6000余次。兼任亚大免疫学会联盟秘书长（2012-2015担任主席），创办《中国肿瘤生物治疗杂志》并任主编，Cellular and Molecular Immunology共同主编、任Journal of Molecular Medicine、Gene Therapy、Cancer Immunology Research副主编, 任Cell、Annual Review of Immunology、Science Translational Medicine、Science Advances、eLife、Cell Research等编委。以第一完成人获国家自然科学二等奖1项（2003）、中华医学科技奖一等奖2项、军队和上海市科技进步一等奖2项、上海市自然科学一等奖4项，获得国家发明专利16项，获得国家II类新药证书2个。获得中国工程院光华工程奖、首届树兰医学奖成就奖、教育部长江学者成就奖、中国青年科学家奖等。培养的12名博士生获得全国优秀博士论文，获得首届中国研究生教育特等奖（2014）、Nature杰出导师终身成就奖（2015）。

BioArt，一心关注生命科学，只为分享更多有种、有趣、有料的信息。关注请长按上方二维码。投稿、合作、转载授权事宜请联系微信ID：fullbellies或邮箱：[e-mail]。