《RNA Biology》:Essential role of hsa-miR-203a-3p in type I interferons immune homeostasis during influenza and NDV infection
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本文揭示hsa-miR-203a-3p是RNA病毒感染过程中宿主固有免疫应答的新型关键调控因子。研究发现,该microRNA在流感病毒(A/PR8/H1N1)和新城疫病毒(NDV)感染中表达上调,并通过直接靶向Ⅰ型干扰素(IFN-α/β)信号通路中的JAK1、STAT1、IFNAR1及多个IFN-α亚型,抑制干扰素刺激基因(ISGs)的表达,从而削弱宿主抗病毒防御,促进病毒复制。这为理解病毒感染与免疫稳态的调控机制提供了新视角,并为抗病毒治疗策略开发提示了潜在靶点。
hsa-miR-203a-3p是RNA病毒感染过程中诱导表达的关键microRNA
microRNAs (miRNAs) 是基因表达的关键转录后调控因子。通过分析涉及H7N9、HCV或DENV2感染的公共转录组数据集,研究人员将hsa-miR-203a-3p鉴定为可能影响固有免疫应答的关键调控候选分子。通路富集分析显示,hsa-miR-203a-3p的靶基因富集于Ⅰ型干扰素信号和JAK-STAT通路。实验证实,在聚肌胞苷酸 [poly(I:C)] 转染以及新城疫病毒(NDV)和A/PR8/H1N1流感病毒感染时,hsa-miR-203a-3p的表达显著上调。0.5 or 0.5. The analysis identified hsa-miR-203a-3p, miR-378c and miR-199a-5p were significantly upregulated across all three datasets. (B) predicted target genes were analyzed using Enrichr to identify significantly enriched pathways. A clustergram visualizes genes involved in the top-enriched pathways based on reactome pathway analysis. (C) pathway enrichment analysis highlights the most significant pathways associated with the miRNA target genes across multiple databases, including BioPlanet, KEGG, and reactome. (D-F) volcano plots depict the differential expression of hsa-miR-203a-3p in the analyzed datasets. (G-K) induction of hsa-miR-203a-3p in PBMCs, and HEK293T, HeLa, and A549 cell lines at indicated time by RT-qPCR after infection with A/PR8/H1N1 and NDV. Statistical significance is indicated as follows:?*?(p?0.05), (p?0.01),(p?0.001), and*** (p?0.0001).">
hsa-miR-203a-3p直接靶向IFNA家族成员及其信号通路基因的3‘UTR
生物信息学分析表明,hsa-miR-203a-3p与干扰素信号通路基因(如IFNAR1、JAK1、STAT1)以及多个干扰素α(IFNA)亚型(如IFNA1、IFNA2、IFNA4、IFNA7、IFNA10、IFNA14、IFNA16、IFNA17)的3‘非翻译区(3’UTR)存在结合位点。为验证此相互作用,研究人员将上述基因的全长3‘UTR克隆至荧光素酶报告载体pMIR-REPORT中。在HEK293T细胞中共转染这些报告质粒与hsa-miR-203a-3p模拟物(m203a)或阴性对照(NC)后,荧光素酶活性检测显示,hsa-miR-203a-3p的过表达显著降低了IFNAR1、IFNA1、IFNA4、IFNA7、IFNA16、JAK1、STAT1和SOCS3的报告基因活性。这初步证明hsa-miR-203a-3p可结合这些靶基因的3’UTR并抑制其表达。进一步,通过定点突变(SDM)将预测的结合位点序列“CATTTCA”突变为“ACTTGAC”后,hsa-miR-203a-3p对突变体报告基因的抑制效应消失,从而确认了其结合的特异性。

hsa-miR-203a-3p通过RISC复合体靶向作用基因
MicroRNAs通过一个称为RNA诱导沉默复合体(RISC)的多蛋白复合物发挥作用,其中Ago2是RISC的核心组分。为探究hsa-miR-203a-3p是否通过RISC调控靶基因,研究人员进行了RNA免疫共沉淀(RIP)实验。在共转染FLAG标记的Ago2与hsa-miR-203a-3p模拟物(m203)或阴性对照(NC)的HEK293T细胞感染病毒后,使用FLAG抗体沉淀Ago2复合物,并检测其中结合的靶基因mRNA水平。结果显示,与阴性对照相比,在过表达hsa-miR-203a-3p的样本中,Pan-α、IFNAR1、IFNA1、JAK1和STAT1的转录本在Ago2复合物中显著富集,表明hsa-miR-203a-3p通过Ago2介导的RISC与这些靶基因mRNA直接结合。这一发现也在蛋白水平得到印证:Western blot分析显示,过表达hsa-miR-203a-3p能显著降低JAK1和IFNAR1的蛋白水平,而使用其抑制剂(I203)则能适度提升这两种蛋白的表达。此外,细胞上清液的ELISA检测表明,hsa-miR-203a-3p过表达会抑制病毒感染诱导的IL-6和IFN-β产生,而抑制hsa-miR-203a-3p则能部分恢复IL-6的水平。

hsa-miR-203a-3p抑制抗病毒应答
病毒感染通常会触发固有免疫细胞因子的上调,尤其是Ⅰ型干扰素(如IFN-α和IFN-β),它们对于激活干扰素刺激基因(ISGs)至关重要。为评估hsa-miR-203a-3p对Ⅰ型干扰素表达的影响,研究人员在A549细胞中转染hsa-miR-203a-3p模拟物(m203)、抑制剂(I203)或阴性对照(NC)后,再用病毒进行感染。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果显示,过表达hsa-miR-203a-3p能显著降低A/PR8/H1N1或NDV感染后不同时间点的IFN-α和IFN-β转录本水平。相反,使用hsa-miR-203a-3p抑制剂则能恢复IFN-α和IFN-β的表达。这一现象在人外周血单个核细胞(hPBMCs)中也得到了验证。为了探究Ⅰ型干扰素表达受抑制的下游效应,研究人员使用了含有干扰素刺激反应元件(ISRE)启动子的荧光素酶报告系统。实验发现,在过表达hsa-miR-203a-3p并用IFN-β刺激的细胞中,ISRE报告基因的活性显著降低。这些观察结果表明,hsa-miR-203a-3p通过抑制Ⅰ型干扰素信号传导,进而削弱了下游ISGs的表达。

hsa-miR-203a-3p促进RNA病毒复制
为确定hsa-miR-203a-3p对病毒载量的影响,研究人员在A549细胞中操控其表达后感染病毒,并在不同时间点定量病毒RNA。结果显示,过表达hsa-miR-203a-3p能导致A/PR8/H1N1的NP基因和NDV的L-pol基因表达量(即病毒载量)显著增加;而抑制内源性hsa-miR-203a-3p则能降低病毒载量。这一现象通过流式细胞术分析感染绿色荧光蛋白(GFP)标记的NDV的细胞得到了进一步验证:hsa-miR-203a-3p模拟物处理增加了GFP阳性细胞比例(即病毒载量),而其抑制剂处理则降低了病毒载量。在hPBMCs中进行的实验也得出了类似结论,支持了hsa-miR-203a-3p在促进病毒复制方面的普遍性作用。此外,早期感染时间点的检测表明,hsa-miR-203a-3p并不影响病毒进入,而是在感染后阶段通过削弱抗病毒防御来促进复制。

总结与展望
综上所述,该研究系统阐明了hsa-miR-203a-3p在RNA病毒感染中的新型调控作用。其机制在于:病毒感染诱导hsa-miR-203a-3p表达上调,后者通过Ago2-RISC复合体直接靶向并结合Ⅰ型干扰素信号通路中多个关键分子(如IFNAR1、JAK1、STAT1及多个IFN-α亚型)的3‘UTR,在转录和翻译水平抑制这些基因的表达。这导致宿主细胞产生IFN-α/β的能力下降,下游ISGs的激活受阻,从而削弱了固有的抗病毒免疫防线,最终为A/PR8/H1N1流感病毒和NDV的复制创造了有利条件。这项研究不仅揭示了microRNA在病毒-宿主相互作用中调控免疫稳态的一个精细机制,也为未来开发针对此类“促病毒”miRNA的抗病毒治疗策略(例如使用抑制剂或antagomiR)提供了理论依据和潜在的干预靶点。