薛鵬，蔣濤，沈興家,2

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m6A修飾及其對(duì)病毒復(fù)制過程調(diào)控研究進(jìn)展

薛鵬1，蔣濤1，沈興家1,2

1. 江蘇科技大學(xué)生物技術(shù)學(xué)院，江蘇省蠶桑生物學(xué)與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鎮(zhèn)江 212018 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶業(yè)研究所，農(nóng)業(yè)部蠶桑遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鎮(zhèn)江 212018

6-甲基腺嘌呤(6-methyladenosine, m6A)修飾是一種在真核生物中普遍存在的RNA修飾方式，在mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)、穩(wěn)定、翻譯等過程中具有重要作用。m6A修飾在病毒復(fù)制周期中扮演不同的角色，病毒的復(fù)制和宿主對(duì)病毒的免疫反應(yīng)都受到m6A甲基化的影響。本文總結(jié)了近年來關(guān)于m6A修飾方面的分子作用機(jī)制及其對(duì)病毒復(fù)制以及宿主免疫反應(yīng)的影響相關(guān)研究，以期為病毒生命周期中的表觀遺傳調(diào)控研究提供一定的參考。

6-甲基腺嘌呤；RNA修飾；病毒；復(fù)制；免疫

RNA不僅能將遺傳信息翻譯成蛋白質(zhì)，而且能調(diào)控多種生物學(xué)進(jìn)程，因而其在生物系統(tǒng)中具有重要的作用。作為重要的遺傳介質(zhì)，mRNA的化學(xué)修飾是一種重要的RNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制，在眾多已知的RNA修飾方式中，m6A甲基化修飾是真核生物mRNA中最普遍的一種修飾方式，于1974年首次被發(fā)現(xiàn)，并引起了人們的極大興趣[1,2]。m6A修飾在從酵母、植物、果蠅到哺乳動(dòng)物等真核生物到RNA病毒都具有較高的保守性[3]。在體外對(duì)甲基轉(zhuǎn)移酶突變和底物偏好性的研究發(fā)現(xiàn)，m6A修飾主要集中在終止密碼子附近及3′端非翻譯區(qū)，其共有基序?yàn)閇G/A/U][G>A]m6AC[U>A>C]，而在擬南芥的起始密碼子附近也發(fā)現(xiàn)了m6A甲基化修飾[4,5]。mRNA上m6A普遍存在而含量極少并且是非隨機(jī)分布的，這意味著m6A修飾可能在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控中具有重要的作用，而已有的研究表明，m6A修飾可以影響mRNA代謝過程，包括mRNA的加工、出核運(yùn)輸、翻譯和穩(wěn)定性，以及在RNA轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá)，進(jìn)而影響各種生理過程，如生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、細(xì)胞多能性、減數(shù)分裂、晝夜節(jié)律和疾病發(fā)生等[6,7]。

病毒被稱為細(xì)胞的“寄生蟲”，致病病毒對(duì)人類的生命健康構(gòu)成了巨大威脅。病毒的生命周期是依賴宿主細(xì)胞的相關(guān)機(jī)制和途徑進(jìn)行的，從表觀遺傳學(xué)角度研究病毒活動(dòng)過程對(duì)促進(jìn)抗病毒機(jī)制的研究具有重要意義。人們最先在腺病毒(Ad)和甲型流感病毒(IAV)的mRNA上檢測(cè)到m6A[8,9]。隨后，在單純皰疹病毒1型(HSV-1)、勞斯氏肉瘤病毒(RSV)、猴空泡病毒40 (SV40)、B77肉瘤病毒、禽流感病毒和貓白血病病毒等病毒RNA中也檢測(cè)到了m6A[10]。研究發(fā)現(xiàn)m6A甲基化表觀遺傳修飾在病毒的侵染復(fù)制過程中具有重要作用。本文對(duì)m6A修飾的相關(guān)概念、m6A在病毒復(fù)制中的作用及對(duì)免疫反應(yīng)的影響等方面進(jìn)行了闡述，以期更深入地了解m6A修飾在病毒感染中的作用，為抗病毒藥物的研發(fā)提供參考。

1 m6A修飾的分子機(jī)制

m6A是腺苷酸(A)在甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的催化下，第6位的N發(fā)生甲基化的修飾方式。RNA的m6A修飾是一個(gè)可逆的動(dòng)態(tài)過程，此過程由甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物、去甲基化酶和讀取蛋白共同完成(圖1)。

1.1 m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物

甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物(Writers)由多種甲基轉(zhuǎn)移酶(如METTL3和METTL14)和相關(guān)蛋白質(zhì)亞基(如WTAP)組成。甲基轉(zhuǎn)移酶樣3 (METTL3)有催化活性，但METTL3需要和甲基轉(zhuǎn)移酶樣14 (METTL14)按1∶1的比例結(jié)合，形成異源二聚體，并在腎母細(xì)胞瘤1相關(guān)蛋白(WTAP)的引導(dǎo)下到達(dá)RNA上需要被修飾的位點(diǎn)，由METTL3將S-腺苷甲硫氨酸(SAM)上的甲基在轉(zhuǎn)移到腺苷酸(A)上第6位的N上[11]。近年來又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)并鑒定了KIAA1429[12]、RBM15、HAKAI[13]和METTL16[14]等m6A甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的新組分。

1.2 m6A去甲基化酶

m6A去甲基化酶(Erasers)負(fù)責(zé)去除RNA上的甲基化基團(tuán)。迄今為止，在哺乳動(dòng)物中只發(fā)現(xiàn)了兩種m6A去甲基酶:肥胖相關(guān)蛋白(FTO)和ALKB同源蛋白5(ALKBH5)，它們都屬于Fe2+/α-酮戊二酸依賴的非血紅素雙加氧酶AlkB蛋白家族[15,16]。FTO首先氧化m6A生成氧化中間體6-羥甲基腺苷(hm6A)，再進(jìn)一步氧化生成6-甲酰腺苷(f6A)，最終在其他酶的作用下，還原成腺苷。相較于FTO，ALKBH5直接將m6A還原成腺苷，不產(chǎn)生中間產(chǎn)物[17]。近期有研究表明，F(xiàn)TO更多的是在另一種甲基化修飾——6,2￠-O二甲基腺苷(m6Am)的去甲基化過程中行使功能[18]。

1.3 m6A讀取蛋白

m6A的功能是通過RNA結(jié)合蛋白介導(dǎo)的，此類蛋白被稱為m6A“閱讀器”(Readers)，Readers可以選擇性地結(jié)合到含有m6A的RNA上。m6A讀取蛋白通過YT521-B同源域(YTH)直接與m6A結(jié)合，從而識(shí)別發(fā)生m6A修飾的RNA[19]。人類中已發(fā)現(xiàn)5種含YTH域蛋白，包括兩種亞型——YTHDFs和YTHDCs，其中，YTHDFs包括YTHDF1、YTHDF2和YTHDF3[20]，YTHDCs包括YTHDC1和YTHDC2[21,22]。YTHDF2是第一個(gè)被鑒定的具有生物學(xué)功能的YTH家族蛋白[23,24]，它選擇性結(jié)合m6A修飾的mRNA，然后通過招募CCR4-NOT去腺苷酸酶復(fù)合物的CNOT亞基，促進(jìn)mRNA的去腺苷酸化和降解[25]。YTHDF2主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，但在熱休克壓力下，YTHDF2會(huì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中以保護(hù)5′非翻譯區(qū)的m6A免受FTO去甲基化作用的影響，并促進(jìn)mRNA的非帽依賴性翻譯[26]。YTHDC1主要存在于細(xì)胞核中，能夠通過與多種剪接因子的互作，調(diào)控mRNA的剪接[27,28]。YTHDC2在提高其靶mRNA的翻譯效率和降低mRNA豐度方面具有雙重作用[29]。

圖1 m6A修飾的分子機(jī)制

METTL3、METTL14和WTAP組成甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物(Writers)。ALKBH5和FTO是常見的去甲基化酶(Erasers)。YTHDF1、YTHDF2和YTHDC1是常見的讀取蛋白(Readers)。SRSF3是剪接因子。NXF1是核RNA輸出因子。P-body是RNA降解的場(chǎng)所。核內(nèi)RNA在甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物的作用下，形成m6A；而核內(nèi)RNA上的m6A也可在去甲基化酶的作用下發(fā)生去甲基化。隨后，在核內(nèi)RNA的進(jìn)一步加工過程中，核內(nèi)的讀取蛋白會(huì)與m6A位點(diǎn)結(jié)合；而當(dāng)成熟的RNA出核后，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的讀取蛋白會(huì)與RNA上的m6A位點(diǎn)結(jié)合。不同的讀取蛋白結(jié)合到m6A位點(diǎn)后執(zhí)行不同的功能，如YTHDC1能夠識(shí)別RNA上的m6A位點(diǎn)，同時(shí)與SRSF3及NXF1相互作用，從而促進(jìn)RNA的核輸出；YTHDF1能夠促進(jìn)mRNA的翻譯；YTHDF2識(shí)別RNA上的m6A位點(diǎn)后，能夠引導(dǎo)RNA至P-body，從而促進(jìn)RNA的降解。

2 m6A修飾與病毒復(fù)制

目前有關(guān)m6A修飾對(duì)病毒復(fù)制的調(diào)控及其機(jī)制的研究相對(duì)較少，m6A修飾作為一種表觀遺傳修飾，對(duì)不同病毒的復(fù)制具有完全相反的調(diào)控作用(表1)。

表1 m6A對(duì)病毒復(fù)制的調(diào)控及其機(jī)制

續(xù)表

病毒m6A對(duì)病毒復(fù)制的調(diào)控作用機(jī)制參考文獻(xiàn) HBV未知HBV轉(zhuǎn)錄本pgRNA 5￠端莖環(huán)上的m6A修飾促進(jìn)pgRNA的逆轉(zhuǎn)錄[38] HBV轉(zhuǎn)錄本pgRNA 3￠端莖環(huán)上的m6A修飾降低HBV RNA的穩(wěn)定性 KSHV存在分歧調(diào)節(jié)ORF50 pre-RNA的剪接[39,40] 影響病毒轉(zhuǎn)錄本的穩(wěn)定性 SV40正調(diào)控促進(jìn)晚期轉(zhuǎn)錄本的翻譯[42] AMV負(fù)調(diào)控引發(fā)病毒mRNA的沉默和衰減來抑制病毒的復(fù)制[43]

2.1 m6A修飾對(duì)RNA病毒復(fù)制的調(diào)控

2.1.1 m6A修飾對(duì)人類免疫缺陷病毒Ⅰ型病毒(HIV-1)復(fù)制的調(diào)控

研究發(fā)現(xiàn)，HIV-1的感染會(huì)引起宿主和病毒mRNA的m6A豐度升高。Lichinchi等[30]通過shRNA介導(dǎo)METTL3、METTL14和ALKBH5的沉默，然后對(duì)HIV-1包膜糖蛋白GP120的RNA水平進(jìn)行定量分析，并對(duì)感染后72 h的病毒衣殼蛋白p24進(jìn)行免疫印跡，發(fā)現(xiàn)METTL3和METTL14的沉默，使GP120和p24表達(dá)水平降低，ALKBH5沉默使GP120和p24表達(dá)水平顯著增加，表明m6A的修飾豐度與GP120和p24表達(dá)水平呈正相關(guān)。此外，HIV-1 Rev響應(yīng)元件(RRE) RNA莖環(huán)Ⅱ區(qū)域的保守腺苷(A7883)發(fā)生m6A修飾，增加了HIV-1 Rev蛋白與RRE的結(jié)合，促進(jìn)了RNA的出核運(yùn)輸，從而增強(qiáng)了HIV-1的復(fù)制。Kennedy等[31]發(fā)現(xiàn)YTHDF蛋白尤其是YTHDF2蛋白的過表達(dá)顯著增強(qiáng)了293T細(xì)胞感染HIV-1病毒24和48 h后Nef、Tat和Rev的mRNA以及病毒基因組RNA (gRNA)的表達(dá)。Tirumuru等[32]觀察到HeLa細(xì)胞中m6A識(shí)別蛋白YTHDF1-3的過表達(dá)使HIV-1感染被抑制，而在YTHDF1-3沉默后，增加了HIV-1的感染，尤其是YTHDF2，其過表達(dá)對(duì)HIV-1感染的抑制效果與疊氮胸苷(AZT)對(duì)HIV-1的抑制效果相近，推測(cè)YTHDF1-3可能通過抑制HIV-1的逆轉(zhuǎn)錄活性來抑制HIV-1的感染。Lu等[33]對(duì)m6A識(shí)別蛋白YTHDF1-3抑制HIV-1的逆轉(zhuǎn)錄進(jìn)而抑制HIV-1的感染的機(jī)制進(jìn)行了深入研究，發(fā)現(xiàn)YTHDF1-3降低了病毒gRNA的水平并抑制了早期和晚期的逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的產(chǎn)生，推測(cè)YTHDF1-3可能是通過影響病毒gRNA和逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)對(duì)HIV-1感染的調(diào)控。

2.1.2 m6A修飾對(duì)甲型流感病毒(IAV)復(fù)制的調(diào)控

IAV含有一個(gè)分段的、負(fù)性的單鏈RNA基因組，在其mRNA上發(fā)現(xiàn)了大約24個(gè)m6A修飾位點(diǎn)，其中8個(gè)位點(diǎn)集中在血凝素(HA) mRNA片段上[34]。Courtney等[35]發(fā)現(xiàn)，人肺上皮細(xì)胞系A(chǔ)549中關(guān)鍵的m6A甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3的突變能夠抑制IAV復(fù)制，相反地，過表達(dá)m6A讀取蛋白YTHDF2能夠促進(jìn)IAV復(fù)制和感染性病毒顆粒的產(chǎn)生。通過檢測(cè)HA的mRNA和vRNA上的m6A位點(diǎn)并將其mRNA和vRNA上的甲基化位點(diǎn)突變，作者發(fā)現(xiàn)HA基因表達(dá)水平和IAV致病性降低。盡管實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明m6A修飾能夠增強(qiáng)IAV的復(fù)制，但具體的作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

2.1.3 m6A修飾對(duì)寨卡病毒(ZIKV)復(fù)制的調(diào)控

ZIKV的RNA中含有豐富的m6A修飾位點(diǎn)，其復(fù)制受宿主甲基轉(zhuǎn)移酶METTL3和METTL14以及去甲基化酶ALKBH5和FTO的調(diào)控，當(dāng)METTL3和METTL14的表達(dá)量降低時(shí)，ZIKV的復(fù)制增加，而將ALKBH5和FTO沉默，會(huì)減少ZIKV的復(fù)制[36]。研究人員在分析讀取蛋白YTHDF1-3對(duì)ZIKV復(fù)制的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，相較于YTHDF1和YTHDF3，YTHDF2的沉默引起ZIKV復(fù)制增加的程度最大；同樣，YTHDF2的過表達(dá)降低ZIKV RNA的表達(dá)水平的效果最顯著，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)YTHDF2可能通過促進(jìn)病毒裂解轉(zhuǎn)錄本的降解來抑制ZIKV的裂解復(fù)制，這表明m6A修飾在ZIKV病毒的復(fù)制過程中起負(fù)調(diào)控作用(圖2)。

圖2 m6A修飾在ZIKV裂解增殖中的作用

A：正常情況下，發(fā)生m6A修飾的裂解轉(zhuǎn)錄本會(huì)被YTHDF2識(shí)別并降解，產(chǎn)生的病毒粒子較少；B：在YTHDF2沉默的情況下，發(fā)生m6A修飾的裂解轉(zhuǎn)錄本的降解減少，產(chǎn)生的病毒粒子增多。gRNA是ZIKV的基因組RNA。

2.1.4 m6A修飾對(duì)丙型肝炎病毒(HCV)復(fù)制的調(diào)控

Gokhale等[37]在研究m6A修飾對(duì)HCV復(fù)制的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，METTL3和METTL14的表達(dá)量的變化對(duì)HCV RNA的復(fù)制和翻譯沒有影響，但能調(diào)控感染性HCV病毒粒子的產(chǎn)生及釋放，并且這種調(diào)控作用是與m6A修飾豐度是負(fù)相關(guān)的。此外，在HCV感染過程中，YTHDF蛋白重新定位到脂滴——病毒裝配位點(diǎn)，調(diào)節(jié)病毒粒子的產(chǎn)生，而YTHDF的沉默增加了感染性病毒顆粒的產(chǎn)生。HCV病毒E1基因上m6A修飾位點(diǎn)的突變，導(dǎo)致病毒RNA與核衣殼蛋白(或稱核心蛋白)結(jié)合增加，而與YTHDF蛋白的結(jié)合減少，進(jìn)而導(dǎo)致感染性病毒顆粒的增加，因此，Gokhale等[37]推測(cè)YTHDF蛋白可能通過與病毒RNA競(jìng)爭(zhēng)核衣殼蛋白來抑制感染性病毒粒子的產(chǎn)生。

2.2 m6A修飾對(duì)DNA病毒復(fù)制的調(diào)控

2.2.1 m6A修飾對(duì)乙型肝炎病毒(HBV)復(fù)制的調(diào)控

與HCV不同，HBV是一種DNA病毒，通過一種稱為前基因組RNA (pgRNA)的中間RNA完成其生命周期。Imam等[38]研究發(fā)現(xiàn)，pgRNA 5′端ε莖環(huán)和HBV轉(zhuǎn)錄本3′端都存在m6A修飾。METTL3和METTL14的沉默導(dǎo)致HBc和HBs兩種病毒蛋白的表達(dá)增加，而ALKBH5和FTO的沉默降低了HBV病毒蛋白的表達(dá)。同樣地，YTHDF2或YTHDF3的沉默顯著延長(zhǎng)了HBV轉(zhuǎn)錄本的半衰期，并增加了HBV蛋白HBs和HBc的表達(dá)，表明YTHDF蛋白也負(fù)向調(diào)控HBV蛋白的表達(dá)。在HBV轉(zhuǎn)錄本中，pgRNA 5′端莖環(huán)上的m6A修飾對(duì)pgRNA的逆轉(zhuǎn)錄起著正向調(diào)控的作用，而HBV 轉(zhuǎn)錄本3′端莖環(huán)上的m6A修飾對(duì)HBV RNA的穩(wěn)定性進(jìn)行負(fù)向調(diào)控，這表明m6A修飾位點(diǎn)的差異性可引起后續(xù)調(diào)控功能的差異。

2.2.2 m6A修飾對(duì)卡波氏肉瘤相關(guān)皰疹病毒(KSHV)復(fù)制的調(diào)控

KSHV在宿主細(xì)胞中建立潛伏感染僅需表達(dá)幾個(gè)潛伏基因。當(dāng)潛伏感染的細(xì)胞被重新激活時(shí)，進(jìn)行裂解復(fù)制，表達(dá)大多數(shù)病毒基因并產(chǎn)生病毒粒子[39]。m6A修飾的阻斷抑制了編碼關(guān)鍵KSHV裂解開關(guān)蛋白復(fù)制轉(zhuǎn)錄激活因子(RTA)的pre-mRNA的剪接，阻斷了病毒的裂解復(fù)制。RTA誘導(dǎo)m6A并增強(qiáng)其自身的pre-mRNA剪接。Ye等[39]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅證明了m6A在調(diào)控RTA pre-mRNA剪接中的重要作用，而且表明KSHV已經(jīng)進(jìn)化出一種通過操縱宿主m6A修飾，來使其在促進(jìn)裂解復(fù)制方面發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的機(jī)制。Tan等[40]過表達(dá)YTHDF3，發(fā)現(xiàn)病毒轉(zhuǎn)錄本的水平下降但相關(guān)病毒蛋白的水平?jīng)]有顯著變化。KiSLK細(xì)胞中YTHDF2沉默導(dǎo)致病毒粒子的產(chǎn)生增加到了原來的4倍，同時(shí)病毒mRNA ORF50、ORF57、ORFK8和ORF65的表達(dá)量上升了2~6倍進(jìn)而導(dǎo)致蛋白質(zhì)水平的升高，而YTHDF2過表達(dá)能夠扭轉(zhuǎn)這些影響，這表明YTHDF2可能通過促進(jìn)病毒裂解轉(zhuǎn)錄本的降解來抑制KSHV的裂解復(fù)制，而這可能是細(xì)胞抑制病毒復(fù)制的一種防御機(jī)制。Hesser等[41]報(bào)道,在感染致癌的人類DNA病毒卡波西肉瘤相關(guān)皰疹病毒(KSHV)的細(xì)胞中，m6A水平顯著升高，但發(fā)現(xiàn)m6A修飾機(jī)制的沉默對(duì)不同細(xì)胞中病毒基因的表達(dá)有不同的影響。在iSLK.219和iSLK.BAC16細(xì)胞中，METTL3和YTHDF2的沉默使病毒裂解轉(zhuǎn)激活因子ORF50發(fā)生轉(zhuǎn)錄后積累，進(jìn)而顯著減少了病毒粒子的產(chǎn)生，這表明m6A起著促進(jìn)病毒產(chǎn)生的作用。相比之下，在KSHV感染的B細(xì)胞中，METTL3或YTHDF2缺失時(shí)，ORF50蛋白表達(dá)增加，進(jìn)而增加了病毒粒子的產(chǎn)生。雖然結(jié)果存在差異，但卻都表明m6A修飾通過調(diào)控ORF50來調(diào)控KSHV的裂解復(fù)制。

2.2.3 m6A修飾對(duì)猴空泡病毒40 (SV40)復(fù)制的調(diào)控

SV40是一種DNA病毒，屬于多瘤病毒家族。Tsai等[42]研究發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)m6A讀取蛋白質(zhì)YTHDF2能夠誘發(fā)更快速的病毒復(fù)制，而YTHDF2基因的突變失活或METTL3的沉默則會(huì)抑制病毒的復(fù)制。利用同義突變，使SV40晚期mRNA上的大多數(shù)m6A修飾位點(diǎn)發(fā)生突變，可以觀察到突變型SV40比野生型SV40復(fù)制速度減慢，相較于野生型病毒，突變型病毒的轉(zhuǎn)錄本水平并沒有顯著變化，而VP1蛋白水平顯著下降，因而Tsai等[42]推測(cè)m6A修飾主要通過促進(jìn)晚期轉(zhuǎn)錄本的翻譯來增強(qiáng)病毒基因表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)SV40病毒的復(fù)制。

2.3 m6A修飾對(duì)植物病毒復(fù)制的調(diào)控

植物病毒對(duì)于植物的正常生長(zhǎng)與發(fā)育構(gòu)成重大威脅。m6A表觀修飾不僅發(fā)生在影響動(dòng)物的病毒中，在植物病毒中也有報(bào)道。Martinez-Perez等[43]在擬南芥多功能紫花苜?；ㄈ~病毒(AMV)與衣殼蛋白(CP)相互作用的酵母雙雜交篩選中，鑒定出了去甲基化酶AlkB家族成員atALKBH9B。在雀麥花葉病毒科的兩個(gè)成員，AMV和CMV(黃瓜花葉病毒)的基因組中也發(fā)現(xiàn)了m6A的存在，并發(fā)現(xiàn)atALKBH9B的突變導(dǎo)致AMV基因組中m6A水平上升了35%，而超甲基化降低了AMV的感染效率。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)atALKBH9B與小干擾RNA(siRNA)的組成部分SGS3和處理小體(P-body)中的一種降解酶DCP1完全重疊，這表明m6A修飾可能通過引發(fā)病毒mRNA的沉默和衰減來負(fù)向調(diào)節(jié)AMV的復(fù)制。

3 m6A修飾對(duì)免疫反應(yīng)的影響

免疫系統(tǒng)是高等生物抵御病毒侵染的重要屏障。目前，對(duì)于m6A在免疫系統(tǒng)中的作用及其在宿主病原體相互作用中的作用知之甚少。先天免疫提供對(duì)病毒感染的第一反應(yīng)，入侵的病原體核酸被細(xì)胞質(zhì)甲酸誘導(dǎo)基因Ⅰ (RIG-Ⅰ)樣受體和膜結(jié)合的Toll樣受體(TLRs)識(shí)別并結(jié)合，從而激活先天免疫反應(yīng)。先天免疫必須區(qū)分宿主和病原體的核酸，以便在不激活自身免疫反應(yīng)的情況下產(chǎn)生保護(hù)性免疫反應(yīng)。當(dāng)修飾過的核苷酸存在于RNA分子中時(shí)，會(huì)降低先天免疫反應(yīng)的幅度，如含有m6A修飾的病毒RNA與RIG-Ⅰ結(jié)合較差，因而無法觸發(fā)強(qiáng)烈的先天免疫反應(yīng)[44]。Karikó等[45]的研究表明，經(jīng)過m6A修飾的RNA刺激DC細(xì)胞只能引起少量的細(xì)胞因子的釋放，同樣地，當(dāng)甲基化的RNA刺激表達(dá)TLRs的細(xì)胞時(shí)，也只引起少量免疫激活標(biāo)志物的釋放，而無法觸發(fā)強(qiáng)烈的先天免疫反應(yīng)。Lichinchi等[30]用HIV-1 (LAI病毒株)感染CD4+T細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中總RNA中m6A的水平上升了約30%，這表明HIV-1感染T細(xì)胞可促進(jìn)病毒和宿主RNA的甲基化，從而抑制免疫監(jiān)視或擾亂宿主遺傳網(wǎng)絡(luò)，從而成功復(fù)制[46]。此外，ZIKV在潛伏期時(shí)，通過提高自身m6A水平來逃避宿主細(xì)胞的免疫監(jiān)視，在裂解復(fù)制期間，ZIKV可動(dòng)態(tài)修改宿主免疫相關(guān)轉(zhuǎn)錄本，通過篡奪m6A修飾機(jī)制來抑制宿主的抗病毒反應(yīng)[10]。在IAV感染過程中過表達(dá)YTHDF2可提高感染性病毒粒子的釋放，而YTHDF2介導(dǎo)的mRNA降解可能降低宿主抗病毒基因轉(zhuǎn)錄本，從而增強(qiáng)病毒復(fù)制[35]。總之，病毒通過借助宿主的m6A修飾機(jī)制，來逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)察或抑制免疫系統(tǒng)的功能等，使病毒自身能夠存活。

4 結(jié)語與展望

隨著對(duì)m6A修飾機(jī)制研究的逐漸深入，發(fā)現(xiàn)其對(duì)RNA水平的調(diào)控作用變得更加復(fù)雜和多樣。m6A修飾的調(diào)控功能通過讀取蛋白來執(zhí)行，一方面，讀取蛋白能夠促進(jìn)經(jīng)m6A修飾的mRNA的翻譯，另一方面，也會(huì)通過降低靶mRNA的穩(wěn)定性而促進(jìn)其降解，有關(guān)這兩種調(diào)控功能的選擇的機(jī)制還有待研究。關(guān)于m6A修飾在病毒復(fù)制過程中的調(diào)控機(jī)制的研究表明，m6A修飾對(duì)病毒復(fù)制的調(diào)控是通過影響病毒mRNA或基因組RNA的穩(wěn)定性來實(shí)現(xiàn)的，眾多研究都證實(shí)了讀取蛋白YTHDF2對(duì)病毒復(fù)制的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明YTHDF2的過表達(dá)能抑制多種病毒的復(fù)制。另外，也有實(shí)驗(yàn)表明YTHDF2能夠促進(jìn)病毒的復(fù)制。這些研究結(jié)果提示可以將靶向調(diào)控m6A修飾的藥物作為抗病毒藥物的開發(fā)方向，如3-脫氮腺苷(3-deazaadenosine, DAA)已經(jīng)被證明可以通過阻斷的S-腺苷高半胱氨酸(SAC)的水解，使S-腺苷甲硫氨酸(SAM)降解，從而阻斷mRNA底物中m6A的加入[10]。Kennedy等[31]用DAA處理HIV-1感染的CEM-SS細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)HIV-1的復(fù)制受到抑制，證明DAA對(duì)HIV-1復(fù)制的有效抑制作用。同時(shí)，有報(bào)道稱DAA可以抑制RSV、IAV等病毒的復(fù)制[47,48]。在研究m6A修飾對(duì)病毒復(fù)制的調(diào)控時(shí)，也應(yīng)對(duì)m6A修飾的動(dòng)態(tài)變化對(duì)宿主細(xì)胞的影響給予高度關(guān)注，這或許可以為新型抗病毒藥物的開發(fā)提供參考。此外，病毒RNA的高甲基化使部分病毒成功躲過免疫系統(tǒng)的監(jiān)察，那么生物體內(nèi)是否存在某些機(jī)制能夠監(jiān)測(cè)到這些異常的甲基化，進(jìn)而反饋給免疫系統(tǒng)進(jìn)行處理，這有待進(jìn)一步的研究。

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Advances in m6A modification and its regulation of viral replication

Peng Xue1, Tao Jiang1, Xingjia Shen1,2

6-methyladenosine (m6A) is a prevalent modification of RNA in eukaryotes and plays an important role in the process of mRNA translocation, stabilization and translation. m6A exerts different influences on the viral replication cycle, and both viral replication and host immune response to the virus are affected by m6A. In this review, we summarize recent studies on the mechanism of m6A modification and its effects on viral replication and host immune response, in order to provide a reference for epigenetic regulation in the viral life cycle.

6-methyladenosine; RNA modification; virus; replication; immunity

2019-02-20;

2019-04-08

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：31672490)，江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：BK20151322)和江蘇省高校自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目(編號(hào)：15KJA180001)資助[Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 31672490), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (No. BK20151322) and Major Project of Natural Science Foundation for Universities of Jiangsu Province (No. 15KJA180001]

薛鵬，碩士研究生，專業(yè)方向：基因表達(dá)調(diào)控。E-mail: xuepeng0603@163.com

沈興家，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向:基因表達(dá)調(diào)控。E-mail: shenxjsri@163.com

10.16288/j.yczz.19-042

2019/4/16 17:17:28

URI: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1913.R.20190416.1717.001.html

(責(zé)任編委: 岑山)