朱曉雁，王 迪，董 梅

1解放軍第309醫(yī)院 檢驗(yàn)科，北京 100091；2河北北方學(xué)院，河北張家口 075000

長鏈非編碼RNA參與固有免疫應(yīng)答調(diào)控的研究進(jìn)展

朱曉雁1,2，王 迪1，董 梅1

1解放軍第309醫(yī)院 檢驗(yàn)科，北京 100091；2河北北方學(xué)院，河北張家口 075000

長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一類轉(zhuǎn)錄本長度＞200 nt，不能編碼為蛋白質(zhì)的RNA。它參與X染色體沉默、基因組印記、細(xì)胞分化等重要的生物過程，其表達(dá)紊亂與多種人類疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。近期研究表明，lncRNA在多種免疫細(xì)胞的分化和激活中起著重要作用，而且在一些免疫相關(guān)疾病中，lncRNA表達(dá)水平的變化與疾病發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后等有關(guān)。本文著重討論目前對lncRNA的認(rèn)識以及l(fā)ncRNA在免疫相關(guān)疾病中參與固有免疫的應(yīng)答調(diào)控作用。

長鏈非編碼RNA；固有免疫；免疫細(xì)胞；免疫疾病

固有免疫是機(jī)體在種系發(fā)育和進(jìn)化過程中形成的天然免疫防御功能，它不僅是機(jī)體抵御病原體侵襲的第一道防線，也是連接適應(yīng)性免疫的重要橋梁，在抵抗微生物感染方面起著十分重要的作用。它主要是通過固有免疫細(xì)胞的Toll樣受體(toll-like receptor，TLR)等模式識別受體識別病原體上的病原體相關(guān)分子模式發(fā)揮作用[1]。近年來，由于RNA測序連同二代測序技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的長鏈非編碼RNA相繼被發(fā)現(xiàn)。有證據(jù)表明，長鏈非編碼RNA(long noncoding RNA，lncRNA)與基因的調(diào)控、X染色體的失活、基因組的印記、細(xì)胞分化和發(fā)育等多種生物學(xué)過程相關(guān)[2-5]。在固有免疫中也起到了關(guān)鍵的作用。如當(dāng)機(jī)體受到病原體的侵襲時(shí)，固有免疫細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表達(dá)特定lncRNA[6-7]。本文對lncRNA在參與固有免疫應(yīng)答調(diào)控的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以提高對其機(jī)制的認(rèn)識。

1 lncRNA的概述

lncRNA是一類轉(zhuǎn)錄本長度＞200 nt，不能編碼蛋白質(zhì)的RNA[8]。大多數(shù)lncRNA具有編碼RNA的一些特征，通常可以被RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄、加帽、剪接和多聚腺苷酸化[9]。最近研究發(fā)現(xiàn)，一些lncRNA具有編碼蛋白質(zhì)的功能，它可以產(chǎn)生小分子蛋白質(zhì)或是肽段[10-11]。根據(jù)和編碼基因的相對位置進(jìn)行分類：可以分為非重疊lncRNA(如基因間RNA)和重疊lncRNA(如基因內(nèi)lncRNA和反義lncRNA)[12]?；蜷glncRNA是指不同基因間不與任何編碼蛋白的基因有交叉的lncRNA?；騼?nèi)lncRNA是指在同一基因內(nèi)不編碼蛋白基因區(qū)(即內(nèi)含子區(qū))轉(zhuǎn)錄的lncRNA。反義lncRNA是指和已知編碼蛋白基因有部分重疊的lncRNA。根據(jù)功能lncRNA可以分為信號分子、誘餌分子、引導(dǎo)分子和骨架分子[13]。信號分子被轉(zhuǎn)錄后，可以調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄；誘餌分子被轉(zhuǎn)錄后，直接和轉(zhuǎn)移因子/轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)子結(jié)合，從而阻斷了該分子的作用和信號通路；引導(dǎo)分子與蛋白結(jié)合(通常是轉(zhuǎn)錄因子)，然后將蛋白復(fù)合物定位到特定的DNA序列上，以順式或反式轉(zhuǎn)錄方式，激活或抑制轉(zhuǎn)錄的過程；骨架分子可以招募多個(gè)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子都可以結(jié)合在這個(gè)lncRNA分子上，激活或抑制轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。與miRNA的研究類似，lncRNA的發(fā)現(xiàn)主要依賴于微陣列技術(shù)和核酸測序技術(shù)，尤其是新一代測序技術(shù)。lncRNA最開始在一項(xiàng)對小鼠cDNA文庫的大規(guī)模測序中被揭示[14]。傳統(tǒng)的微陣列技術(shù)多用于檢測mRNA的豐度，不用于lncRNA的檢測。研究顯示大多l(xiāng)ncRNA有polyA尾巴，少數(shù)則沒有，如熱休克可刺激RNA聚合酶Ⅲ的活性并轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生不含多聚腺苷酸尾的lncRNA[15]。專門針對lncRNA的芯片可以利用相對保守的區(qū)域作為探針發(fā)現(xiàn)新的lncRNA。但是一部分lncRNA表達(dá)水平很低，不易被芯片檢出。然而新一代測序技術(shù)(如RNA-seq)的出現(xiàn)可以檢出低豐度的新lncRNA，將逐漸取代微陣列成為當(dāng)前研究lncRNA的主要方法。

2 lncRNA在固有免疫細(xì)胞中的表達(dá)及調(diào)控

lncRNA廣泛地表達(dá)在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等固有免疫細(xì)胞中，并在細(xì)胞的發(fā)育、分化和活化過程中起重要作用。最近研究表明，lncRNA可以調(diào)控人類單核細(xì)胞分化為樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DC)[6]。DC是T細(xì)胞重要的抗原提呈細(xì)胞，并且連接著固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答[16]。Wang等[6]采用RNA測序技術(shù)篩選出一種基因間lncRNA，命名為lnc-DC。lnc-DC不僅表達(dá)在DCs上，而且可在體內(nèi)或體外促進(jìn)人類單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為樹突狀細(xì)胞，還可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的成熟和基因的表達(dá)(如CD40、CD8和HLA-DR)。目前有研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA HOTAIRM1(HOX antisense intergenic RNA myeloid 1)和粒細(xì)胞的成熟有關(guān)[17]。HOTAIRM1由人類HOXA基因群編碼，僅在髓系細(xì)胞上表達(dá)，可以上調(diào)急性早幼粒細(xì)胞白血病中由維甲酸誘導(dǎo)的粒細(xì)胞的分化以及正常的人類造血干細(xì)胞的分化。低表達(dá)HOTAIRM1可以使相鄰基因HOXA1和HOXA2、髓系分化相關(guān)基因CD11b和CD18受維甲酸誘導(dǎo)后表達(dá)遲鈍，從而影響正常造血的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，進(jìn)一步誘導(dǎo)急性髓系白血病的發(fā)生[18]。

部分固有免疫細(xì)胞受到脂多糖、TLR2受體激動(dòng)劑(Pam3CSK4)等特定因素刺激后也可以表達(dá)特異的lncRNA，如CD11c+樹突狀細(xì)胞受到脂多糖的刺激時(shí)會(huì)表達(dá)特定的lncRNA[19]。小鼠骨髓源性樹突狀細(xì)胞分別受到脂多糖和Pam3CSK4刺激后都可以表達(dá)lincRNA-Cox2[19-20]。lincRNACox2被認(rèn)為是巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄過程中TLR的調(diào)節(jié)因子，早期其被歸為基因間的轉(zhuǎn)錄因子，可以被多種炎性因子誘導(dǎo)，包括脂多糖，Pam3CSK4和微生物病原體，最終啟動(dòng)MyD88和NF-κB依賴的Toll樣受體通路。此外，lincRNACox2還可以激活和抑制不同類別的免疫基因的表達(dá)。在休眠的巨噬細(xì)胞中，lincRNA-Cox2可以抑制700種基因的表達(dá)，包括趨化因子(Ccl5和Cx3cl1)、干擾刺激因子(ISG) (Irf7、Isg15、Ifi204和Oas2)，然而又可以通過TLR2通路激活I(lǐng)L6、Tlr1和IL23a基因的表達(dá)。lincRNA-Cox2既可以通過和異質(zhì)核核糖核蛋白A/B(hnRNP-A/B)和A2/B1(hnRNPA2/B1)相互作用抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄，又可以通過在抵御微生物侵襲時(shí)誘導(dǎo)促炎基因IL6的表達(dá)，進(jìn)而發(fā)揮著激活作用[20-21]。另外一種長鏈非編碼RNA-lethe，是一種有功能的假基因，表達(dá)在受TNF-α刺激后的胚胎成纖維細(xì)胞上，它是Toll受體通路的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，可被轉(zhuǎn)錄因子NF-κB激活，從而促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生[22]。同時(shí)Lethe又可以結(jié)合RelA(NF-κB異源二聚體復(fù)合物的一個(gè)亞單位)而阻止NF-κB結(jié)合到靶基因的啟動(dòng)子區(qū)域，最終控制炎癥反應(yīng)。此外，THP1受到Pam3CSK4、脂多糖刺激后可以分別表達(dá)不同的lncRNA：被命名為THRIL、IL1b-RBT46、IL1beRNA和Lnc-IL7R[23-25]。THRIL可以和hnRNPL結(jié)合成具有功能的復(fù)合體，該復(fù)合體參與調(diào)節(jié)TNF-α的基因轉(zhuǎn)錄，而TNF-α是能促進(jìn)炎癥的強(qiáng)力細(xì)胞因子[26]。而IL1b-RBT46、IL1b-eRNA則可以調(diào)節(jié)脂多糖刺激后的IL1b和CXCL8的表達(dá)。Lnc-IL7R受到脂多糖刺激后負(fù)性調(diào)節(jié)IL7R、IL8、IL-6、VCAM-1和E選擇素的表達(dá)。

3 lncRNA在固有免疫相關(guān)疾病的表達(dá)與調(diào)控

越來越多的證據(jù)表明，lncRNA的功能改變是導(dǎo)致許多疾病相關(guān)編碼基因表達(dá)異常的原因之一。同理，在免疫方面，異常lncRNA的表達(dá)也能導(dǎo)致免疫應(yīng)答的紊亂，從而影響感染相關(guān)疾病和多種免疫疾病的發(fā)生發(fā)展。

3.1 川崎病 川崎病也稱為皮膚黏膜淋巴結(jié)綜合征，是一種在幼年時(shí)期發(fā)生的急性炎癥反應(yīng)。Li等[23]發(fā)現(xiàn)一種lincRNA(linc1992)，也稱作THRIL(TNF-α and hnRNPL related immunoregulatory lincRNA)，其表達(dá)和川崎病的癥狀嚴(yán)重程度具有明顯的相關(guān)性。THRIL可以特異性結(jié)合異源性核糖核蛋白L(heterogenous nuclear ribonucleoprotein L，hnRNPL)，形成功能性linc1992-hnRNPL復(fù)合體，調(diào)節(jié)TNF基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)多種免疫相關(guān)基因的表達(dá)，shRNA誘導(dǎo)低表達(dá)后會(huì)導(dǎo)致這些基因在THP1細(xì)胞固有免疫激活后的調(diào)節(jié)異常。

3.2 泰勒病 Gomez等[27]從某些泰勒病毒(Theiler's virus，THV)易感的小鼠中發(fā)現(xiàn)一種基因間的長鏈非編碼RNA，命名為NeST(nettoie Salmonella pas Theiler's)，它可以調(diào)控小鼠抗微生物和病毒感染的能力，并能和HOTTIP一樣招募H3K4甲基轉(zhuǎn)移酶到IFN-γ基因座位上，激活其基因的表達(dá)。NeST表達(dá)的小鼠可以清除沙門菌，而不能清除THV，從而導(dǎo)致小鼠脊髓持續(xù)的感染，甚至導(dǎo)致脫髓鞘(癥狀類似人類的多發(fā)性硬化癥)。

3.3 甲型流感 甲型流感由甲型H1N1流感病毒即A型流感病毒感染所致，是一種威脅全球健康的疾病[28]。Ouyang等[29]采用全基因組測序鑒定了一種人類的lncRNA，命名為NRAV(negative regulator of antiviral response)，發(fā)現(xiàn)它在抵抗流感病毒感染中起到了關(guān)鍵作用。NRAV可以促進(jìn)流感病毒的復(fù)制和毒力的增強(qiáng)，相反，沉默NRAV可以抑制流感病毒的復(fù)制和毒力的增強(qiáng)，說明NRAV的減少有利于宿主的抗病毒感染。NRAV還可以負(fù)性調(diào)控多種干擾素刺激基因(interferon-stimulated genes，ISGs)的起始轉(zhuǎn)錄。

3.4 嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征 嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合征是由冠狀病毒等引起的急性呼吸窘迫綜合征。Peng等[30]采用二代測序技術(shù)對從小鼠模型中提取的由冠狀病毒感染形成嚴(yán)重急性呼吸窘迫綜合征的肺組織進(jìn)行全基因組分析，發(fā)現(xiàn)了許多差異表達(dá)的lncRNAs，這些lncRNAs的差異表達(dá)和流感病毒感染的差異表達(dá)譜具有相似性。

4 結(jié)語

迄今為止，已經(jīng)有上百種的長鏈非編碼RNA被發(fā)現(xiàn)。在過去幾年里lncRNA在腫瘤、遺傳等方面的研究已經(jīng)趨于成熟，但是在免疫方面的研究才剛剛開始。lncRNA不僅在

固有免疫細(xì)胞的發(fā)育、分化方面，還在免疫相關(guān)疾病中發(fā)揮著舉足輕重的作用。但lncRNA在一些方面還存在著巨大的挑戰(zhàn)，如某些lncRNA有可能只是基因偶然轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物，或是只有微弱的生物學(xué)功能[31]。另外，一些研究發(fā)現(xiàn)，許多l(xiāng)ncRNA在小鼠體內(nèi)并沒有很好的同源性[8]，這可能預(yù)測不同種屬lncRNA的表達(dá)差異是導(dǎo)致鼠類與人類免疫系統(tǒng)功能不同的直接原因。隨著生物信息學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，如CHIRP-Seq(Chromatin Isolation by RNA Purification)和RAP (RNA antisense purification)，我們將進(jìn)一步揭開lncRNAs的調(diào)控機(jī)制和功能，相信還有更多的驚喜和新的概念將在未來幾年內(nèi)出現(xiàn)。

1 Kawai T， Akira S. The role of pattern-recognition receptors in innate immunity： update on Toll-like receptors［J］. Nat Immunol， 2010，11（5）： 373-384.

2 Rinn JL， Chang HY. Genome regulation by long noncoding RNAs［J］. Annu Rev Biochem， 2012， 81：145-166.

3 Gendrel AV， Heard E. Noncoding RNAs and epigenetic mechanisms during X-chromosome inactivation［J］. Annu Rev Cell Dev Biol，2014， 30： 561-580.

4 Autuoro JM， Pirnie SP， Carmichael GG. Long noncoding RNAs in imprinting and X chromosome inactivation［J］. Biomolecules，2014， 4（1）：76-100.

5 Chen LL， Zhao JC. Functional analysis of long noncoding RNAs in development and disease［J］. Adv Exp Med Biol， 2014， 825：129-158.

6 Wang P， Xue Y， Han Y， et al. The STAT3-binding long noncoding RNA lnc-DC controls human dendritic cell differentiation［J］. Science， 2014， 344（6181）：310-313.

7 Mao AP， Shen J， Zuo Z. Expression and regulation of long noncoding RNAs in TLR4 signaling in mouse macrophages［J］. BMC Genomics， 2015， 16：45.

8 Gardini A， Shiekhattar R. The many faces of long noncoding RNAs［J］. FEBS J， 2015， 282（9， SI）： 1647-1657.

9 Ulitsky I， Bartel DP. lincRNAs： genomics， evolution， and mechanisms［J］. Cell， 2013， 154（1）： 26-46.

10 Guttman M， Russell P， Ingolia NT， et al. Ribosome profiling provides evidence that large noncoding RNAs do not encode proteins［J］. Cell， 2013， 154（1）： 240-251.

11 Slavoff SA， Mitchell AJ， Schwaid AG， et al. Peptidomic discovery of short open reading frame-encoded peptides in human cells［J］. Nat Chem Biol， 2013， 9（1）： 59-64.

12 Atianand MK， Fitzgerald KA. Long non-coding RNAs and control of gene expression in the immune system［J］. Trends Mol Med， 2014，20（11）： 623-631.

13 Bhan A， Mandal SS. Long noncoding RNAs： emerging stars in gene regulation， epigenetics and human disease［J］. ChemMedChem，2014， 9（9， SI）： 1932-1956.

14 Okazaki Y， Furuno M， Kasukawa T， et al. Analysis of the mouse transcriptome based on functional annotation of 60，770 full-length cDNAs［J］. Nature， 2002， 420（6915）： 563-573.

15 Goodrich JA， Kugel JF. Dampening DNA binding： a common mechanism of transcriptional repression for both ncRNAs and protein domains［J］. RNA Biol， 2010， 7（3）： 305-309.

16 Steinman RM， Hemmi H. Dendritic cells： translating innate to adaptive immunity［J］. Curr Top Microbiol Immunol， 2006， 311：17-58.

17 Zhang XE， Lian Z， Padden C， et al. A myelopoiesis-associated regulatory intergenic noncoding RNA transcript within the human HOXA cluster［J］. Blood， 2009， 113（11）： 2526-2534.

18 Bei L， Lu Y， Bellis SL， et al. Identification of a HoxA10 activation domain necessary for transcription of the gene encoding beta3 integrin during myeloid differentiation［J］. J Biol Chem， 2007， 282（23）：16846-16859.

19 Guttman M， Amit I， Garber M， et al. Chromatin signature reveals over a thousand highly conserved large non-coding RNAs in mammals［J］. Nature， 2009， 458（7235）： 223-227.

20 Carpenter S， Aiello D， Atianand MK， et al. A long noncoding RNA mediates both activation and repression of immune response genes ［J］. Science， 2013， 341（6147）： 789-792.

21 唐紅衛(wèi)，王成彬．NF-κB及p38MAPK信號通路對支氣管上皮細(xì)胞與中性粒細(xì)胞共培養(yǎng)IL-6分泌的調(diào)控作用［J］.解放軍醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，35（7）：730-732．

22 Rapicavoli NA， Qu K， Zhang JJ， et al. A mammalian pseudogene lncRNA at the interface of inflammation and anti-inflammatory therapeutics［J］. Elife， 2013， 2： e00762.

23 Li ZH， Chao TC， Chang KY， et al. The long noncoding RNA THRIL regulates TNF alpha expression through its interaction with hnRNPL［J］. Proc Natl Acad Sci U S A， 2014， 111（3）： 1002-1007.

24 Iiott NE， Heward JA， Roux B， et al. Long non-coding RNAs and enhancer RNAs regulate the lipopolysaccharide-induced inflammatory response in human monocytes［J］. Nat Commun， 2014， 5： 3979.

25 Cui HC， Xie N， Tan Z， et al. The human long noncoding RNA lnc-IL7R regulates the inflammatory response［J］. Eur J Immunol，2014， 44（7）： 2085-2095.

26 郭尋竹，宋麗萍．兔動(dòng)脈粥樣硬化模型血清TNF-α與斑塊內(nèi)細(xì)胞凋亡的相關(guān)性研究［J］．解放軍醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，35（2）：174-177．

27 Gomez JA， Wapinski OL， Yang YW， et al. The NeST long ncRNA controls microbial susceptibility and epigenetic activation of the interferon-gamma locus［J］. Cell， 2013， 152（4）： 743-754.

28 M?nz B， Dornfeld D， G?tz V， et al. Pandemic influenza A viruses escape from restriction by human MxA through adaptive mutations in the nucleoprotein［J］. PLoS Pathog， 2013， 9（3）： e1003279.

29 Ouyang J， Zhu XM， Chen YH， et al. NRAV， a long noncoding RNA，modulates antiviral responses through suppression of Interferon-Stimulated gene transcription［J］. Cell Host Microbe， 2014， 16（5）：616-626.

30 Peng XX， Gralinski L， Armour CD， et al. Unique signatures of long noncoding RNA expression in response to virus infection and altered innate immune signaling［J］. MBio， 2010， 1（5）： 1-8.

31 Bird A. Genome biology： not drowning but waving［J］. Cell， 2013，154（5）： 951-952.

Advances in long noncoding RNA in regulation of innate immune response

ZHU Xiaoyan1,2, WANG Di1, DONG Mei1
1Center of Clinical Laboratory Medicine, 309th Hospital of PLA, Beijing 100091, China;2Hebei North University, Zhangjiakou 075000, Hebei Province, China

DONG Mei． Email: dongmei0659@sina．com

Long noncoding RNA (lncRNA) is defined as non-protein-coding transcript which is larger than 200 nt． lncRNA participates in regulating various important biological processes, such as X chromosome silencing, imprinting genome, cell development and differentiation and so on, and its expression disorder is associated with the development of a variety of human diseases． Recent evidences have shown that lncRNA plays a key role in the differentiation and activation of immune cells and its changed expression in immune-related diseases is correlated with the development, progression and prognosis of these diseases． This article focuses on related information about lncRNA and its impact on the regulation of immune-related diseases, especially in innate immunity．

long non-coding RNAs; innate immune; immunocyte; immune-related diseases

R 392

A

2095-5227(2015)12-1249-03

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.12.024

時(shí)間：2015-08-03 11:25

http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20150803.1125.008.html

2015-06-16

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81271777)

Supported by the National Natural Science Foundation of China(81271777)

朱曉雁，女，學(xué)士，初級檢驗(yàn)師。研究方向：結(jié)核桿菌的免疫特性與分子機(jī)制。Email: zhuxy87225 @163.com

董梅，女，碩士，主任醫(yī)師。Email: dongmei0659@sina. com