Rolle af alternativ splejsning i regulering af værtsreaktion på viral infektion

Abstrakt: Betydningen af ​​transkriptionel regulering af værtsgener i medfødt immunitet mod viral infektion er blevet bredt anerkendt. For nylig har post-transkriptionelle reguleringsmekanismer vundet anerkendelse som et yderligere og vigtigt lag af regulering til at finjustere værtens immunrespons. Her gennemgår vi den funktionelle betydning af alternativ splejsning i medfødte immunresponser på virusinfektion. Vi beskriver, hvordan flere centrale komponenter i Type I og III interferon-vejene koder for splejsede isoformer for at regulere IFN-aktivering og -funktion. Derudover diskuteres de funktionelle roller af splejsningsfaktorer og modulatorer i antiviral immunitet. Til sidst diskuterer vi, hvordan celledødsveje reguleres af alternativ splejsning samt den potentielle rolle af denne regulering på værtsimmunitet og virusinfektion. Alt i alt fremhæver disse undersøgelser vigtigheden af ​​RNA-splejsning i regulering af vært-virus-interaktioner og foreslår en rolle i nedregulering af antiviral medfødt immunitet; dette kan være afgørende for at forhindre patologisk inflammation.

Nøgleord: alternativ splejsning; antiviral respons; medfødt immunitet; celledødsveje

cistanche supplement fordele - hvordan man styrker immunsystemet

1. Introduktion

Værtsreaktionen på viral infektion er mangefacetteret og inkorporerer induktionen af ​​et antiviralt transkriptionelt program, herunder ekspressionen af ​​interferoner (IFN'er) og cytokiner, og aktiveringen af ​​celledødsveje (apoptose, nekroptose og pyroptose). Blandt disse veje er mange trin stramt reguleret på flere niveauer for at sikre vævshomeostase. I denne gennemgang diskuterer vi de funktionelle roller af alternativ splejsning og forskellige splejsede isoformer i udformningen af ​​værtsimmunitet mod virusinfektion. Pre-messenger RNA-splejsning er et vigtigt RNA-modningstrin, der involverer sammenføjning af exoner og fjernelse af introner. Det overvældende flertal af transkripter produceret af RNA-polymerase II (RNAP II), inklusive de fleste mRNA'er, indeholder introner og skal derfor splejses. Splejsning udføres i cellekerner af et af to makromolekylære ribonukleoproteinkomplekser, kendt som de store og de mindre spliceosomer [1]. Det anslås, at mere end 90% af de udtrykte humane gener gennemgår alternativ splejsning (AS) [2], som gør det muligt for enkeltgener at generere flere forskellige mRNA'er, der kan kode for forskellige proteiner, og dermed i høj grad udvide proteomkompleksiteten. Mange typer af AS-hændelser er blevet beskrevet, og de omfatter primært kassette-exoner, gensidigt eksklusive exoner, alternativ 50 splejsningssted brug, alternativ 30 splejsningssted brug og intronretention. Som hændelser kan reguleres på en spatiotemporal-afhængig måde [1] ved den kombinerede virkning af cis-elementer (fx exon splejsningsforstærkere (ESE)) og trans-faktorer (fx RNA-bindende proteiner) [3]. Aberrant splejsning er blevet forbundet med mange sygdomme [4,5], hvilket yderligere understreger vigtigheden af ​​denne stærkt regulerede proces. AS- og mRNA-isoformer spiller vigtige roller i stort set alle cellulære processer og veje, og det er derfor ikke overraskende, at begge er blevet bemærket at være kritiske for en effektiv antiviral respons.

cistanche tubulosa-forbedrer immunsystemet

2. Alternativ RNA-splejsning og dens isoformer i type I og III IFN-responser

Det antivirale respons starter, når cellulære mønstergenkendelsesreceptorer (PRR'er) detekterer patogen-associerede molekylære mønstre (PAMP'er). Cytosolisk retinsyre-inducerbart gen I (RIG-I) og melanomdifferentieringsassocieret protein 5 (MDA-5) registrerer dobbeltstrenget RNA (dsRNA) (RIG-I detekterer specifikt 50 -triphosphat eller {{8} }}diphosphat af RNA-molekyler) og gennemgår konformationelle ændringer for at associere med det nedstrøms mitokondrielle antivirale signalprotein (MAVS). Efterfølgende associerer MAVS med TANK Binding Kinase 1 (TBK1) og I-kappa-B kinase epsilon (IKKε), hvilket fremmer phosphoryleringen af ​​interferon regulatorisk faktor 3 (IRF3) og interferon regulatorisk faktor 7 (IRF7). Disse to transkriptionsfaktorer translokerer til kernen og driver transkriptionen og produktionen af ​​Type I og Type III interferon (IFN) mRNA'er. Den cytosoliske DNA-sensor, cyklisk GMP-AMP-syntase (cGAS), kan detektere DNA i cytoplasmaet som PAMP, når DNA-vira inficerer celler og producerer det cykliske dinukleotid 20,30 -cyklisk GMP-AMP (20,{{21 }}cGAMP) [6]. Denne sekundære messenger aktiverer igen den ER-resident-stimulator af interferon-gener (STING) og fører til TBK1-afhængig IRF3-phosphorylering til type I- og III-IFN-produktion. Det er vigtigt at bemærke, at cGAS har vist sig også at reagere på RNA-virusinfektion, sandsynligvis på grund af den cytoplasmatiske frigivelse af værtsmitokondrie-DNA [7]. Derudover kan membranbundet Toll-like receptor 3 (TLR3) genkende dsRNA i de endosomale rum. Liganddetektion af TLR3 udløser dens association med den TIR-domæne-holdige adapter-inducerende interferon-(TRIF) adapter og inducerer TBK1/IKKε-afhængig IRF3-phosphorylering. Alle disse processer kulminerer i transkriptionel induktion af Type I og III IFN gener og produktionen af ​​disse IFN'er (figur 1).

Figur 1. Alternativ splejsning i vært Type I og Type III IFN-respons. AS-isoformer, der opregulerer det antivirale respons, er vist med grønt, og dem, der nedregulerer det antivirale respons, er vist med rødt.

Nysyntetiserede Type I og III IFN'er udskilles og aktiverer downstream signalering på både autokrine og parakrine afhængige måder. Disse to klasser af IFN'er binder til forskellige membranreceptorer. Type I IFN'er binder til interferon alfa- og beta-receptorunderenheder 1 og 2 (IFNAR1 og IFNAR2), hvorimod type III IFN'er anvender interferon lambda-receptor 1 (IFNLR1) og interleukin 10-receptorunderenhed beta (IL10-RB) [8 ]. Når først disse receptorer binder til deres ligander, rekrutterer konformationsændringer intracellulære kinaser, der efterfølgende phosphorylerer signaltransduceren og aktivatoren af ​​transkription 1 (STAT1) og signaltransduceren og aktivatoren af ​​transkription 2 (STAT2). Fosforyleret STAT1 og STAT2 associeres med interferon regulator faktor 9 (IRF9) for at danne ISGF3-komplekset, der translokerer til kernen og aktiverer hundredvis af IFN-stimulerede gener (ISG'er) for at etablere en cellulær antiviral tilstand. PRR-gener koder for flere splejsningsvarianter for at regulere deres funktioner. En splejsningsvariant af RIG-I, der mangler exon 2, er blevet rapporteret at blive udtrykt sammen med isoformen i fuld længde efter IFN-behandling og Sendai-virus (SeV)-infektion [9]. Denne splejsningsvariant har en deletion i sit N-terminale CARD-domæne, og denne deletion forhindrer RIG-I ubiquitinering ved tredelt motiv indeholdende 25 (TRIM25), en forudsætning for RIG-I-aktivering. Som et resultat blev denne splejsningsvariant vist at fungere som en dominerende negativ form for RIG-I. Ektopisk ekspression af denne RIG-I splejsningsvariant hæmmer SeV-induceret IFN-transkription. TLR3 viste sig at have flere isoformer [10,11]. En isoform, der mangler transmembrandomænet og det meste af det originale intracellulære TIR-domæne, spiller en hæmmende rolle i IFN-responset [10]. De negative regulatoriske virkninger af denne TLR3-isoform kan være forårsaget af konkurrence om ligandbinding, fordi denne TLR3-isoform har dsRNA-bindingssteder, hvorimod den mangler det cytoplasmatiske TIR-domæne, der kræves til signaltransduktion. Disse PRR-isoformer antyder eksistensen af ​​en negativ feedback-loop, der finjusterer det antivirale IFN-respons. Nøglesignaleffektorproteiner nedstrøms for de virale sensorer i Type I- og Type III-responser udtrykker også forskellige AS-isoformer, og mange af dem virker på en dominerende negativ måde. Flere isoformer af MAVS blev observeret: MAVS 1a, 1b og 1c [12]. MAVS 1a er produceret fra exon 2-spring og koder for en trunkeret MAVS på grund af en for tidlig stopkodon. Dette trunkerede protein har et intakt N-terminalt CARD-domæne, og dets overekspression blokerer IFN-transkription, formentlig ved at sekvestre TNF-receptor-associerede faktor 2 (TRAF2) proteiner. MAVS1b, der mangler exon3, koder også for et trunkeret protein af en for tidlig stopkodon på grund af rammeskift. Denne MAVS1b er imidlertid i stand til at aktivere IFN-transkription og inhibere vesikulær stomatitis virus (VSV) replikation, hvilket tyder på en tovejsmekanisme, hvorved MAVS aktivitet reguleres. Derudover har STING, cGAS downstream effektoren, en splejset isoform, kaldet MRP [13]. Sammenlignet med STING indeholder MRP ikke exon 7 og har således ikke et C-terminalt TBK1-interagerende domæne. Det blev vist, at MRP kan dimerisere med STING og blokere STING-TBK1 interaktion. Denne interferens i STING-TBK-associationen forklarer, hvorfor MRP hæmmer STING-medieret IFN-transkription. I overensstemmelse med denne opdagelse reducerer MRP knock-down VSV-replikation, formentlig ved at de-undertrykke vært IFN-responser. Spændende nok, selvom MRP blokerer den STING-medierede IFN-signalvej induceret af SeV-infektion, forstærker MRP det herpes simplex-virus type 1 (HSV-1)-induceret IFN-respons. Det ser således ud til, at MRP spiller forskellige roller som reaktion på RNA- og DNA-virusinfektioner. TRIF er en kritisk adapter til den TLR3-initierede signalvej. En splejsningsvariant, der mangler et centralt TIR-domæne, kaldet TRIS, blev observeret i et bredt spektrum af cellelinjer [14]. Tidligere undersøgelser har vist, at TRIF er forbundet med TLR3 gennem deres respektive TIR-domæner [15]; derfor forventes en TIR-deficient TRIS at virke som en hæmmer af den TLR3-medierede signalering. Imidlertid aktiverer TRIS-overekspression, selvom det er i mindre grad end TRIF, IFN-transkription og knock-down af TRIS-reduceret poly (I: C)-induceret IFN-transkription. Disse resultater tyder på en overraskende, men ikke-overflødig, rolle for TRIS i TLR3-medieret signalering. Tumornekrosefaktor-receptor-associeret faktor 3 (TRAF3) er et hjælpeprotein i RIG-I-MAVS-veje og gennemgår AS i T-celler [16]. Denne exon 8-springhændelse i TRAF3 er primært medieret af CUGBP ElavLike Family Member 2 (CELF2) og heterogene nukleare ribonucleoprotein C (hnRNP C) proteiner [17]. Ikke desto mindre er denne AS-hændelses rolle i værtens antivirale respons endnu ikke fastlagt.

cistanche supplement fordele-øge immunitet

Nye splejsede isoformer af TBK1 og IKKε er også blevet identificeret til at spille negative regulatoriske roller under IFN-responset. TBK1s, en TBK1-splejset transkriptvariant, mangler exon 3-6, som koder for et serin/threoninkinasedomæne, der medierer IRF3- og IRF7-phosphorylering. Yderligere funktionelle og biokemiske assays viser, at TBK1'er hæmmer IFN-transkription ved at blokere interaktionen mellem RIG-I og MAVS [18]. Spændende nok udtrykkes TBK1'er ikke rigeligt i uinficerede celler. Ved SeV-infektion, især på senere tidspunkter, bliver TBK1-ekspression mere fremtrædende. Denne forsinkede opregulering tyder på, at cellerne har udviklet en strategi til negativt at regulere IFN-aktivering, når en virusinfektion er fjernet. Derudover observeres en splejset isoform ved infektion med influenza A-virus (IAV), men dens funktionelle betydning mangler stadig at blive karakteriseret [19]. Med hensyn til IKKε udtrykker dette gen to splejsede varianter, IKKε sv1 og IKKε sv2, der adskiller sig i carboxylregionerne sammenlignet med fuldlængde IKKε [20]. Både IKKε sv1 og sv2 danner dimerer med fuld-længde IKKε og hæmmer fuldlængde IKKε-induceret IRF3-signalering, herunder dens rolle i at fremme antiviral aktivitet. Interessant nok blev Dengue-virus (DENV)-infektion observeret at opregulere ekspressionen af ​​disse to isoformer [21], hvilket tyder på, at denne flavivirus har udviklet evnen til at interferere med medfødt immunitet ved at regulere AS. Flere isoformer af IRF3 og IRF7 er blevet karakteriseret hos pattedyr. IRF3a er en IRF3 AS-variant [22,23], der anvender et alternativt exon 3a og producerer et N-terminalt trunkeret protein på grund af brugen af ​​et andet startkodon. IRF3a har ikke et funktionelt DNA-bindingsdomæne og formår derfor ikke at binde til IFN-promotor. Derfor hæmmer IRF3a IRF3 transkriptionel aktivitet [22]. Den anden splejsede isoform, IRF3-CL, er et transkript afledt af et alternativt 30-splejsningssted, 16 nukleotider opstrøms for exon 7 af det store IRF3-transkript [24]. IRF3-CL deler den N-terminale region med IRF3, men adskiller sig ved C-terminalerne. Denne isoform regulerer negativt IRF3-aktivitet og udtrykkes allestedsnærværende. I modsætning hertil er ekspression af IRF3-nirs3 begrænset til specifikke væv [25]. Denne isoform ser ud til at blive udtrykt i humane hepatocellulære carcinomceller, men ikke i primære humane hepatocytter. IRF-nirs3-transkripter indeholder ikke exon 6, og denne udelukkelse resulterer i et protein, der mangler det centrale IRF-associeringsdomæne, hvilket er kritisk for dets homodimerisering eller heterodimerisering med IRF3 eller andre IRF'er. Som forventet undertrykte overekspressionen af ​​IRF3-nirs3 IFN-transskription og lettede viral replikation [25]. Yderligere IRF3-splejsede isoformer identificeres med varierende grader af evner til at hæmme IRF3-medieret IFN-transkriptionel aktivering [26]. Endelig blev heterogent nuklear ribonukleoprotein A1(hnRNPA1) og serin- og arginin-rig splejsningsfaktor 1 (SRSF1) vist at fremme inklusion af exon 2 og exon 3 af IRF3 og at generere den fuldlængde IRF3, der kræves for IFN- transkriptionel aktivering [27]. Depletering af enten hnRNPA1 eller SRSF1 forårsager en reduktion i poly (I:C) induceret IFN-aktivering. For nylig blev IRF7-ekspression vist at blive reguleret af intronretentionsmekanismen gennem BUD13-proteinet [28]. BUD13 undertrykker intron 4-retention i IRF7-transkriptet. Som et resultat produceres et modent IRF7-transkript, og IRF7-proteinet translateres for at understøtte IFN-responset. Til støtte for denne observation øger nedbrydningen af ​​BUD13 intronretention af IRF7-transkriptet, som ser ud til at være nedbrudt via nonsens-medieret henfald (NMD). Følgelig reduceres IRF7-proteinniveauet for at lette viral replikation [28]. Adskillige andre IRF7-transkriptvarianter er blevet rapporteret, og nogle kan være induceret af respiratorisk syncytialvirus (RSV)-infektion [29,30]. De fleste Type I IFN-gener er intronløse, hvorimod Type III IFN-gener normalt har flere introner, hvilket tyder på en potentiel reguleringsmekanisme af AS. En nyligt opdaget IFNL4, en Type III IFN, er kodet af et gen, der omfatter fem exoner, og adskillige transkriptvarianter er blevet observeret [31]. Funktionel karakterisering viser, at fuldlængde IFNL4 isoformer, men ikke kortere, udviser antiviral aktivitet [32]. Overraskende nok er genetiske varianter i exon 1, der negativt korrelerer med ekspressionen af ​​funktionel IFNL4, forbundet med hepatitis C-virus (HCV) clearance [31,33]. Type I- og III-IFN-proteiner udøver deres funktioner (f.eks. udløser produktionen af ​​antivirale ISG'er) ved at binde til deres respektive receptorer, som udtrykkes som forskellige isoformer. IFNAR1 og IFNAR2 danner et receptorkompleks for Type I IFN'er, og IFNAR2 producerer tre mRNA AS-varianter, herunder to membranbundne isoformer (IFNAR2b og 2c) og en opløselig isoform (IFNAR2a) [34]. Transfektion af human IFNAR1 og IFNAR2c, men ikke IFNAR2b, rekonstituerede det antivirale IFN-respons [35]. Dette er i overensstemmelse med dataene om, at IFNAR2b kan fungere som en dominerende, negativ regulator af IFN-responser [36]. Multiple splejsningsvarianter af IFNLR1, med hvilke IL-10RB danner Type III IFN-receptoren, er blevet beskrevet i humane celler [37-39]. Membranbundet IFNLR1 er en funktionel receptorunderenhed, hvorimod en opløselig splejset isoform, som mangler exon 6-kodende transmembrandomæne, fungerer som en dominerende negativ form. Tilsætningen af ​​rekombinant opløselig IFNLR1 reducerede Type III IFNs-induceret ISG-transkription i perifere blodmononukleære celler (PBMC) og i Huh7.5-celler [40]. Efter bindingen af ​​Type I og III IFN'er til deres receptorer, translokeres phosphoryleret STAT1 og STAT2 i sidste ende til den kerne, der driver ISG-ekspression. STAT1 har to isoformer [41], alfa og beta, som adskiller sig i det C-terminale transaktiveringsdomæne. Oprindeligt blev STAT1 alfa anset for at være den eneste funktionelle isoform, og STAT1 beta fungerer formodentlig som en dominerende negativ regulator [42,43]. Ikke desto mindre tyder nyere undersøgelser på, at STAT1 alfa og beta aktiverer et overlappende, men ikke-overflødigt sæt af gener, der er vigtige for regulering af immunitet [44]. Ud over disse to isoformer associerer Epstein-Barr-virus (EBV) SM-proteiner med værtssplejsningsfaktoren SRSF3 og fremmer brugen af ​​et kryptisk 50 splejsningssted, hvilket genererer STAT1 alpha0-transkriptvarianten [45,46]. Rollen af ​​STAT1 alpha0-transkriptet, og om det er oversat eller ej, er endnu uklart. I betragtning af vigtigheden af ​​STAT1 og STAT2 til at drive ISG-ekspression til etablering af antiviral tilstand, er afvigende splejsning af disse gener blevet forbundet med nedsat immunitet og alvorlig virussygdom [47-49]. For eksempel resulterer homozygot mutation, der fører til at STAT1 exon 3 springer over, i dets reducerede ekspression og phosphorylering. Patienter, der er homozygote for denne mutation, udviser dyb modtagelighed for infektion [49]. En mutation i intron 4 af STAT2 forårsager afvigende splejsning og resulterer sandsynligvis i NMD. STAT2-proteinekspression kan ikke påvises i homozygote patientceller, og den eksogene ekspression af STAT2 redder fænotypen og inducerer en antiviral tilstand [48]. Beviser, der viser, at ISG-funktionen er reguleret af AS, begynder at dukke op. OAS1 er en nøglekomponent i RNaseL 2-5et antiviralt system. En nylig rapport viser, at Oas1g (en musehomolog af human OAS1) genet har et alternativt 50 splejsningssted i intronen mellem exon 3 og exon 4, og brugen af ​​denne alternative 50 splejsning fører til en ikke-funktionel mRNA-variant, der er bestemt til nedbrydning [50]. Interessant nok øger fjernelsen af ​​dette alternative 50 splejsningssted Oas1g-ekspression og hæmmer virusinfektion. MxA er en anden velkendt ISG, der begrænser forskellige vira. Spændende nok inducerer HSV-1 viral infektion produktionen af ​​varMxA [51]. Dette transkript har exoner 14-16 slettet og koder for et protein, der understøtter HSV-1-replikation. Forekomsten af ​​MxA exon-eksklusionsisoformer blev også observeret i DENV-inficerede celler [21]. Dens regulatoriske funktion på DENV-replikering afventer yderligere undersøgelse. Sammenfattende udtrykkes forskellige isoformer af nøglekomponenter i Type I og Type III IFN-responser for at regulere medfødt immunitet i værtsresponsen (figur 1). Det er spændende, at de fleste AS-hændelser nedregulerer det antivirale respons, hvilket tyder på, at posttranskriptionel regulering virker til at balancere den transkriptionelle opregulering af den antivirale tilstand. Dette ville indebære, at defekter i den post-transkriptionelle regulering af det antivirale medfødte immunrespons ville føre til autoimmunitet og patologiske inflammatoriske tilstande.

cistanche fordele for mænd styrker immunsystemet

3. Andre medfødte immunbaner påvirket af alternativ RNA-splejsning

Proteinet promyelocytisk leukæmi (PML), et medlem af TRIM-proteinfamilien, er en nøglekomponent i strukturer kendt som PML-kernelegemer, der har en vigtig rolle i medfødt immunsignalering [52,53]. PML-genet består af ni exoner og gennemgår omfattende AS, hvilket genererer adskillige transkriptvarianter [54]. Disse isoformer deler aminoterminale områder, men adskiller sig ved C-terminalen. Det er vigtigt, at de ser ud til at have forskellige roller i moduleringen af ​​IFN-responset. PML isoform IV er blevet rapporteret at øge aktiviteten af ​​IRF3 og derved deltage i IFN-produktion under VSV-infektion [55]. I overensstemmelse med dette fund er overekspressionen af ​​PML isoform IV tilstrækkelig til at undertrykke DENV-replikation [56]. På samme måde fremmer PML isoform II IFN-aktivering [57] og opnår denne forbedring ved at associere med forskellige transkriptionelle komplekser. Udtømning af PML isoform II reducerede IRF3- og STAT1-rekruttering til henholdsvis IFN-promotoren og ISRE-elementerne. I modsætning hertil, i modsætning til PML isoform II, havde nedbrydningen af ​​PML isoform V ikke en indvirkning på poly (I:C)-udløst IFN-aktivering, hvilket tyder på, at PML isoform V ikke er påkrævet til denne regulering af IFN-responsen [ 57]. Interessant nok forårsagede herpes simplex virus type 2 (HSV-2) infektion et skift af PML isoform II til PML isoform IV ved at øge brugen af ​​intron 7a gennem virale ICP27 proteiner [58]. Dette er godt i tråd med en viral strategi til at antagonisere værtens IFN-respons for viral replikation, eftersom isoform II såvel som isoform IV fremmer IFN-aktivering. Genopretningen af ​​PML isoform II i PML-bankede celler letter imidlertid HSV2-replikation. Udtømningen af ​​PML-isoform II af siRNA reducerede HSV2-smitteevnen, hvilket tyder på, at PML-isoform II er en pro-HSV2-faktor. Disse resultater tyder på en kompleks og måske paradoksal rolle af PML i vært-virus-interaktioner. Zinkfingerprotein (ZFR) deltager i flere cellulære funktioner og er en potent splejsningsmodulator. ZFR kontrollerer IFN-signalering ved at forhindre afvigende splejsning og nonsens-medieret henfald af histonvariant macroH2A1 mRNA'er [59]. I ZFR-udtrykkende celler fremmer ZFR brugen af ​​macroH2A1 exon 6a, hvilket fører til produktion af fuldlængde macroH2A1, som undertrykker IFN-promotoren og forhindrer transkriptionel aktivering. I ZFR-udtømte celler resulterer gensidigt eksklusiv brug af exon 6b i et splejset transkript bestemt til NMD. Som en konsekvens heraf frigives IFN-promotoren fra undertrykkelse og kan være tilgængelig for transskriptionsfaktorer til genekspression. Konsekvent forbedrer enten knock-down ZFR eller macroH2A1 IFN-transkription. Ydermere begrænser ZFR-udtømning viral replikation [59]. hnRNP M tilhører familien af ​​allestedsnærværende udtrykte heterogene nukleare ribonukleoproteiner (hnRNP'er) og påvirker præ-mRNA-behandling og flere andre aspekter af mRNA-metabolisme og -transport. For nylig har hnRNP M vist sig at have immunundertrykkende evne via forskellige mekanismer. For det første interagerer dette protein med RIG-I for at svække immunsansen [60]. Desuden fremmer hnRNP M intronretention for at reducere IL-6-transkriptoverflod. Samlet set dæmper udtømningen af ​​hnRNP M værtens immunitet og letter viral replikation [61].

4. Alternativ splejsning regulerer værtscelledødsveje aktiveret under viral infektion

Adskillige celledødsprogrammer er blevet beskrevet, og de molekylære mekanismer i disse programmer er overlappende, men alligevel ret divergerende [62]. Her diskuterer vi AS-regulering af apoptose, nekroptose og pyroptose i sammenhæng med vært-virus-interaktioner (figur 2). Virus interagerer i vid udstrækning med cellulære iboende og ydre apoptotiske veje [63,64], og de splejsede isoformer af apoptotiske faktorer kan spille en nøglerolle i at bestemme celleskæbne [65,66]. Apoptose er generelt opfattet som en ikke-inflammatorisk type programmeret celledød, karakteriseret ved morfologiske ændringer, herunder cellekrympning, nuklear kondensation og plasmamembranblødning. Iboende apoptose styres primært ved mitokondrierne. Forstyrrelsen af ​​intracellulær homeostase (f.eks. DNA-skade eller oxidativt stress) og pro-apoptotiske stimuli resulterer i induktion af mitokondriel ydre membranpermeabilisering (MOMP) af proteinerne BAX eller BAK. I fravær af apoptotiske stimuli sekvestreres disse proteiner i en inaktiv tilstand af anti-apoptotiske medlemmer af BCL2-familien af ​​proteiner. MOMP frigiver cytochrom c til cytoplasmaet og udløser dannelsen af ​​apoptosomproteinkomplekset indeholdende apoptotisk proteaseaktiverende faktor 1 (APAF1) og caspase 9, et medlem af cellulære cystein-asparagintiske proteaser. Aktiveret caspase 9 spalter derefter caspase 3 og 7, hvilket udløser en vej, der fører til celledød. Interessant nok aktiverer viral infektion ikke-transkriptionelle IRF3-Bax-interaktioner og forårsager MOMP og celledød [67,68]. Viral infektion kan også udløse ydre apoptose [63]. Den ydre vej er primært initieret af binding af ligander til forskellige dødsreceptorer, aktivering af caspase 8 og fører til aktivering af caspase 3 og apoptose.

Figur 2. Alternativ splejsning regulerer værtscelledødsveje aktiveret under virusinfektion.

Nekroptose er en inflammatorisk type celledød, karakteriseret ved cellehævelse, tab af plasmamembranpermeabilitet og frigivelse af cytosolisk indhold i det ekstracellulære rum [77]. Nogle virale infektioner udløser nekroptose gennem membranbundne receptorer (f.eks. TLR3 [78,79]) eller cytosoliske sensorer (f.eks. ZBP1 [80-82]) og kulminerer med aktivering og phosphorylering af blandet kinasedomæne-lignende protein (MLKL) ), som danner et homotrimert kompleks, der translokerer til plasmamembranen, hvor det danner en pore og inducerer cellelyse [83,84]. MLKL har to isoformer, MLKL1 og MLKL2 [85]; MLKL2 er en mere potent nekroptose-inducer end MLKL1 [86]. Denne stigning i aktivitet kan tilskrives den ændrede domænestruktur af MLKL2. MLKL2 mangler exoner 4-8, og derfor har MLKL2 ikke det meste af det C-terminale pseudokinasedomæne, der menes at tjene som en undertrykkende funktion. Yderligere nøglekomponenter i nekroptose-vejen omfatter receptor-interagerende serin/threonin-proteinkinase 1 (RIPK1) og receptor-interagerende serin/threonin-proteinkinase 3 (RIPK3), og begge gener er blevet rapporteret at kode for transkriptvarianter. CRISPR-helgenomscreening identificerede PTBP1 som en ny regulator af RIPK1-splejsning i nekroptose [87]. PTBP1 undertrykker en alternativ exon-inklusion mellem de kanoniske exoner 4 og 5 og fremmer fuldlængde RIPK1-proteinekspression til celledødsinduktion. I overensstemmelse med PTBP1-medieret exon-overspringning blev en signatur-CU-rig trakt i intronen, der støder op til 30 splejsningsstedet, identificeret [87]. Endelig har RIPK3 to splejsningsvarianter, RIPK3 beta og RIPK3 gamma, som begge ser ud til at undertrykke celledød [88]. Pyroptose, som også er en inflammatorisk form for celledød, induceres af inflammasomaktivering og er kritisk for det antivirale respons [89,90]. Denne dødsvej initieres af påvisning af PAMP'er eller fare-associerede molekylære mønstre (DAMP'er) af inflammasomproteiner, hvoraf de fleste er medlemmer af den Nod-lignende receptor (NLR) familie [91]. Efterfølgende danner rekrutteringen af ​​adapter-apoptose-associeret pletterlignende protein indeholdende et CARD (ASC) og caspase 1 et inflammasomproteinkompleks. Aktiveret caspase 1 ville spalte gasdermin D (GSDMD), hvilket frigiver GSDMD-N-domænet. GSDMD-N-domænet translokerer til plasmamembranen og oligomeriserer for at generere membranporer. Denne poredannelse forstyrrer det osmotiske potentiale, hvilket resulterer i cellehævelse og eventuel lysis. Derudover bearbejder aktiv caspase-1 pro-IL-1 og pro-IL-18 til bioaktive former, hvilket fremmer inflammation. Blandt mange NLR'er er NLR-familiens pyrindomæne indeholdende 3 (NLRP3) vigtigt i antiviralt respons [89], og det har for nylig vist sig at være reguleret på splejsningsniveauet. En ny NLRP3-splejset variant, der mangler exon 5, koder for en brøkdel af LRR-domænet [92]. Deletion af denne region ophæver dens interaktion med det NIMA-relaterede kinase 7 (NEK7) protein, hvis binding er en forudsætning for NLRP3-aktivering, og dermed gør NLRP3 ∆exon5 inaktiv. En anden kritisk komponent i inflammasomet er adapteren ASC, sammensat af et N-terminalt PYD-domæne til association med NLR-proteinerne, en linkerregion og et C-terminalt CARD-domæne til interaktion med caspaseproteinerne. En splejset variant af ASC-b mangler exon 2, der koder for linkeren, og er i stand til at aktivere NLRP3-inflammasom [93]. I overensstemmelse hermed udviser en patient, der huser denne ASC-exon 2-deletion, et højere niveau af IL-1-protein i serumet [94]. En anden splejset isoform ASC-c har en deletion i PYD-domænet. Det fungerer som en dominerende negativ regulator og reducerer NLRP3-aktivering [93].

cistanche supplement fordele-øge immunitet

Klik her for at se produkter fra Cistanche Enhance Immunity

【Spørg om mere】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

5. Konklusioner

Viral infektion udløser myriader af cellulære hændelser i værten. De fleste tidligere undersøgelser har fokuseret på transkriptionens rolle i etableringen af ​​det cellulære antivirale respons. I denne gennemgang diskuterer vi den underudforskede rolle af AS i reguleringen af ​​værtsresponset under virusinfektion. De fleste AS-regulatoriske hændelser, der er opdaget til dato, ser ud til at modulere det antivirale respons negativt. Dette ville indebære, at defekter i den post-transkriptionelle regulering af det antivirale medfødte immunrespons ville føre til autoimmunitet og patologiske inflammatoriske tilstande. Med fremkomsten af ​​næste generations sekventering er der gjort nye opdagelser for at afgrænse, hvordan værtssplejsningsmaskineriet moduleres under virusinfektion [95,96]. Det er tydeligt, at AS spiller en afgørende rolle i reguleringen af ​​et produktivt medfødt immunrespons; den funktionelle betydning af mange nye AS-isoformer og de regulatoriske mekanismer, hvorved disse splejsede varianter genereres, forbliver imidlertid ufuldstændigt forstået. Yderligere undersøgelser bør udforske AS som et vigtigt lag af regulering af virus-vært-interaktioner og potentielt identificere nye mål for terapeutisk udvikling til behandling af infektionssygdomme.

Referencer

1. Wilkinson, ME; Charenton, C.; Nagai, K. RNA-splejsning af spliceosomet. Annu. Rev. Biochem. 2020, 89, 359-388. [CrossRef] [PubMed]

2. Wang, ET; Sandberg, R.; Luo, S.; Khrebtukova, I.; Zhang, L.; Mayr, C.; Kingsmore, SF; Schroth, GP; Burge, CB Alternativ isoformregulering i humane vævstranskriptomer. Nature 2008, 456, 470–476. [CrossRef] [PubMed]

3. Fu, XD; Ares, M., Jr. Kontekstafhængig kontrol af alternativ splejsning af RNA-bindende proteiner. Nat. Rev. Genet. 2014, 15, 689-701. [CrossRef] [PubMed]

4. Evsyukova, I.; Somarelli, JA; Gregory, SG; Garcia-Blanco, MA Alternativ splejsning ved multipel sklerose og andre autoimmune sygdomme. RNA Biol. 2010, 7, 462-473. [CrossRef]

5. Tazi, J.; Bakkour, N.; Stamm, S. Alternativ splejsning og sygdom. Biochim. Biofys. Acta 2009, 1792, 14-26. [CrossRef]

6. Hopfner, KP; Hornung, V. Molekylær mekanismer og cellulære funktioner af cGAS-STING signalering. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2020, 21, 501-521. [CrossRef]

7. Sun, B.; Sundstrøm, KB; Chew, JJ; Bist, P.; Gan, ES; Tan, HC; Goh, KC; Chawla, T.; Tang, CK; Ooi, EE Dengue-virus aktiverer cGAS gennem frigivelsen af ​​mitokondrielt DNA. Sci. Rep. 2017, 7, 3594. [CrossRef]

8. Lazear, HM; Schoggins, JW; Diamant-, MS-delte og distinkte funktioner af type I- og type III-interferoner. Immunitet 2019, 50, 907-923. [CrossRef]

9. Gack, MU; Kirchhofer, A.; Shin, YC; Kro, KS; Liang, C.; Cui, S.; Myong, S.; Hat.; Hopfner, KP; Jung, JU Roller af RIG-I N-terminal tandem CARD og splejsningsvariant i TRIM25-medieret antiviral signaltransduktion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 16743-16748. [CrossRef]

10. Seo, JW; Yang, EJ; Kim, SH; Choi, IH En inhiberende alternativ splejsningsisoform af Toll-lignende receptor 3 induceres af type I interferoner i humane astrocytcellelinjer. BMB Rep. 2015, 48, 696-701. [CrossRef]

11. Yang, E.; Shin, JS; Kim, H.; Park, HW; Kim, MH; Kim, SJ; Choi, IH Kloning af TLR3 isoform. Yonsei Med. J. 2004, 45, 359-361. [CrossRef] [PubMed]

12. Lad, SP; Yang, G.; Scott, DA; Chao, TH; Correia Jda, S.; de la Torre, JC; Li, E. Identifikation af MAVS-splejsningsvarianter, der interfererer med RIGI/MAVS-vejsignalering. Mol. Immunol. 2008, 45, 2277-2287. [CrossRef] [PubMed]

13. Chen, H.; Pei, R.; Zhu, W.; Zeng, R.; Wang, Y.; Wang, Y.; Lu, M.; Chen, X. En alternativ splejsningsisoform af MITA antagoniserer MITA-medieret induktion af type I IFN'er. J. Immunol. 2014, 192, 1162-1170. [CrossRef]

14. Han, KJ; Yang, Y.; Xu, LG; Shu, HB Analyse af en TIR-fri splejsningsvariant af TRIF afslører en uventet mekanisme for TLR3-medieret signalering. J. Biol. Chem. 2010, 285, 12543-12550. [CrossRef] [PubMed]

15. Oshiumi, H.; Matsumoto, M.; Funami, K.; Akazawa, T.; Seya, T. TICAM-1, et adaptermolekyle, der deltager i Toll-lignende receptor 3-medieret interferon-beta-induktion. Nat. Immunol. 2003, 4, 161-167. [CrossRef]

16. Michel, M.; Wilhelmi, I.; Schultz, AS; Preussner, M.; Heyd, F. Aktiveringsinduceret tumornekrosefaktor-receptor-associeret faktor 3 (Traf3) alternativ splejsning kontrollerer den ikke-kanoniske nuklear faktor kappa B-vej og kemokinekspression i humane T-celler. J. Biol. Chem. 2014, 289, 13651-13660. [CrossRef]

17. Schultz, AS; Preussner, M.; Bunse, M.; Karni, R.; Heyd, F. Aktiveringsafhængig TRAF3 Exon 8 Alternativ splejsning styres af CELF2 og hnRNP C binding til et opstrøms intronisk element. Mol. Cell Biol. 2017, 37, e00488-16. [CrossRef]

18. Deng, W.; Shi, M.; Han, M.; Zhong, J.; Li, Z.; Li, W.; Hu, Y.; Yan, L.; Wang, J.; Hej.; et al. Negativ regulering af virus-udløst IFN-beta signalvej ved alternativ splejsning af TBK1. J. Biol. Chem. 2008, 283, 35590-35597. [CrossRef]

19. Fabozzi, G.; Oler, AJ; Liu, P.; Chen, Y.; Mindaye, S.; Dolan, MA; Kenney, H.; Gucek, M.; Zhu, J.; Rabin, RL; et al. Strandspecifik dobbelt RNA-sekventering af bronkiale epitelceller inficeret med influenza A/H3N2-virus afslører splejsning af gensegment 6 og nye vært-virus-interaktioner. J. Virol. 2018, 92, e00518-18. [CrossRef]

20. Koop, A.; Lepenies, I.; Braum, O.; Davarnia, P.; Scherer, G.; Fickenscher, H.; Kabelitz, D.; Adam-Klages, S. Nye splejsningsvarianter af human IKKepsilon regulerer negativt IKKepsilon-induceret IRF3- og NF-kB-aktivering. Eur. J. Immunol. 2011, 41, 224-234. [CrossRef]

21. De Maio, FA; Risso, G.; Iglesias, NG; Shah, P.; Pozzi, B.; Gebhard, LG; Mammi, P.; Mancini, E.; Yanovsky, MJ; Andino, R.; et al. Dengue-virus NS5-proteinet trænger ind i det cellulære spliceosom og modulerer splejsning. PLoS Pathog. 2016, 12, e1005841. [CrossRef] [PubMed]

22. Karpova, AY; Ronco, LV; Howley, PM Funktionel karakterisering af interferon regulatorisk faktor 3a (IRF-3a), en alternativ splejsningsisoform af IRF-3. Mol. Cell Biol. 2001, 21, 4169-4176. [CrossRef]

23. Karpova, AY; Howley, PM; Ronco, LV Dobbelt brug af et acceptor/donorsplejsningssted styrer den alternative splejsning af IRF-3-genet. Genes Dev. 2000, 14, 2813-2818. [CrossRef]

24. Li, C.; Ma, L.; Chen, X. Interferon regulatorisk faktor 3-CL, en isoform af IRF3, antagoniserer aktiviteten af ​​IRF3. Cell Mol. Immunol. 2011, 8, 67-74. [CrossRef] [PubMed]

25. Marozin, S.; Altomonte, J.; Stadler, F.; Thasler, WE; Schmid, RM; Ebert, O. Inhibering af IFN-beta-responset i hepatocellulært karcinom ved alternativt splejset isoform af IFN-regulatorisk faktor -3. Mol. Ther. 2008, 16, 1789-1797. [CrossRef] [PubMed]

26. Li, Y.; Hu, X.; Sang, Y.; Lu, Z.; Ning, T.; Cai, H.; Ke, Y. Identifikation af nye alternative splejsningsvarianter af interferon regulatorisk faktor 3. Biochim. Biofys. Acta 2011, 1809, 166-175. [CrossRef] [PubMed]

27. Guo, R.; Li, Y.; Ning, J.; Sun, D.; Lin, L.; Liu, X. HnRNP A1/A2 og SF2/ASF regulerer alternativ splejsning af interferon regulatorisk faktor-3 og påvirker immunmodulerende funktioner i humane ikke-småcellede lungecancerceller. PLoS ONE 2013, 8, e62729. [CrossRef]

28. Frankiw, L.; Majumdar, D.; Burns, C.; Vlach, L.; Moradian, A.; Sweredoski, MJ; Baltimore, D. BUD13 fremmer en type I interferonrespons ved at modvirke intronretention i Irf7. Mol. Celle 2019, 73, 803-814. [CrossRef]

29. Xu, X.; Mann, M.; Qiao, D.; Brasier, AR Alternativ mRNA-behandling af medfødte responsveje i respiratorisk syncytialvirus (RSV)-infektion. Virus 2021, 13, 218. [CrossRef]

30. Zhang, L.; Pagano, JS Struktur og funktion af IRF-7. J. Interferon Cytokine Res. 2002, 22, 95-101. [CrossRef]

31. Prokunina-Olsson, L.; Muchmore, B.; Tang, W.; Pfeiffer, RM; Park, H.; Dickensheets, H.; Hergott, D.; Porter-Gill, P.; Mumy, A.; Kohaar, I.; et al. En variant opstrøms for IFNL3 (IL28B), der skaber et nyt interferon-gen IFNL4, er forbundet med nedsat clearance af hepatitis C-virus. Nat. Genet. 2013, 45, 164-171. [CrossRef]

32. Hong, M.; Schwerk, J.; Lim, C.; Kell, A.; Jarret, A.; Pangallo, J.; Loo, YM; Liu, S.; Hagedorn, CH; Gale, M., Jr.; et al. Interferon lambda 4-ekspression undertrykkes af værten under virusinfektion. J. Exp. Med. 2016, 213, 2539-2552. [CrossRef]

33. Fang, MZ; Jackson, SS; O'Brien, TR IFNL4: Bemærkelsesværdige varianter og associerede fænotyper. Gene 2020, 730, 144289. [CrossRef] [PubMed]

34. Lutfalla, G.; Holland, SJ; Cinato, E.; Monneron, D.; Reboul, J.; Rogers, NC; Smith, JM; Stark, GR; Gardiner, K.; Mogensen, KE; et al. Mutante U5A-celler suppleres af en interferon-alfa-beta-receptorunderenhed genereret ved alternativ behandling af et nyt medlem af en cytokinreceptorgenklynge. EMBO J. 1995, 14, 5100-5108. [CrossRef]

35. Cohen, B.; Novick, D.; Barak, S.; Rubinstein, M. Ligand-induceret association af type I-interferonreceptorkomponenterne. Mol. Cell Biol. 1995, 15, 4208-4214. [CrossRef] [PubMed]

36. Gazziola, C.; Cordani, N.; Carta, S.; De Lorenzo, E.; Colombatti, A.; Perris, R. De relative endogene ekspressionsniveauer af IFNAR2-isoformerne påvirker den cytostatiske og pro-apoptotiske virkning af IFNalpha på pleomorfe sarkomceller. Int. J. Oncol. 2005, 26, 129-140.

37. Sheppard, P.; Kindsvogel, W.; Xu, W.; Henderson, K.; Schlutsmeyer, S.; Whitmore, TE; Kuestner, R.; Garrigues, U.; Birks, C.; Roraback, J.; et al. IL-28, IL-29 og deres klasse II cytokinreceptor IL-28R. Nat. Immunol. 2003, 4, 63-68. [CrossRef] [PubMed]

38. Dumoutier, L.; Lejeune, D.; Hor, S.; Fickenscher, H.; Renauld, JC Kloning af en ny type II cytokinreceptoraktiverende signaltransducer og aktivator af transkription (STAT)1, STAT2 og STAT3. Biochem. J. 2003, 370, 391-396. [CrossRef] [PubMed]

39. Witte, K.; Gruetz, G.; Volk, HD; Looman, AC; Asadullah, K.; Sterry, W.; Sabat, R.; Wolk, K. Trods IFN-lambda-receptorekspression har blodimmunceller, men ikke keratinocytter eller melanocytter, et svækket respons på type III interferoner: Implikationer for terapeutiske anvendelser af disse cytokiner. Genes Immun. 2009, 10, 702-714. [CrossRef]

40. Santer, DM; Minty, GES; Golec, DP; Lu, J.; May, J.; Namdar, A.; Shah, J.; Elahi, S.; Stolt, D.; Joyce, M.; et al. Differentiel ekspression af interferon-lambda-receptor 1-splejsningsvarianter bestemmer størrelsen af ​​det antivirale respons induceret af interferon-lambda 3 i humane immunceller. PLoS Pathog. 2020, 16, e1008515. [CrossRef]

41. Schindler, C.; Fu, XY; Improta, T.; Aebersold, R.; Darnell, JE, Jr. Proteiner af transkriptionsfaktor ISGF-3: Et gen koder for 91-og 84-kDa ISGF-3-proteinerne, der aktiveres af interferon alfa. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1992, 89, 7836-7839. [CrossRef] [PubMed]

42. Baran-Marszak, F.; Feuillard, J.; Najjar, I.; Le Clorennec, C.; Bechet, JM; Dusanter-Fourt, I.; Bornkamm, GW; Raphael, M.; Fagard, R. Differentielle roller af STAT1alpha og STAT1beta i fludarabin-induceret cellecyklusstop og apoptose i humane B-celler. Blood 2004, 104, 2475-2483. [CrossRef] [PubMed]

43. Walter, MJ; Se, DC; Tidwell, RM; Roswit, WT; Holtzman, MJ Målrettet inhibering af interferon-gamma-afhængig intercellulær adhæsionsmolekyle-1 (ICAM-1) ekspression ved brug af dominant-negativ Stat1. J. Biol. Chem. 1997, 272, 28582-28589. [CrossRef]

44. Semper, C.; Leitner, NR; Lassnig, C.; Parrini, M.; Mahlakoiv, T.; Rammerstorfer, M.; Lorenz, K.; Rigler, D.; Muller, S.; Kolbe, T.; et al. STAT1beta er ikke en dominerende negativ og er i stand til at bidrage til gamma-interferonafhængig medfødt immunitet. Mol. Cell Biol. 2014, 34, 2235-2248. [CrossRef] [PubMed]

45. Verma, D.; Swaminathan, S. Epstein-Barr virus SM protein fungerer som en alternativ splejsningsfaktor. J. Virol. 2008, 82, 7180-7188. [CrossRef] [PubMed]

46. ​​Verma, D.; Bais, S.; Gaillard, M.; Swaminathan, S. Epstein-Barr Virus SM-protein anvender cellulær splejsningsfaktor SRp20 til at mediere alternativ splejsning. J. Virol. 2010, 84, 11781-11789. [CrossRef]

47. Du, Z.; Fan, M.; Kim, JG; Eckerle, D.; Lothstein, L.; Wei, L.; Pfeffer, LM Interferon-resistent Daudi-cellelinje med en Stat2-defekt er resistent over for apoptose induceret af kemoterapeutiske midler. J. Biol. Chem. 2009, 284, 27808-27815. [CrossRef]

48. Hambleton, S.; Goodbourn, S.; Ung, DF; Dickinson, P.; Mohamad, SM; Valappil, M.; McGovern, N.; Cant, AJ; Hackett, SJ; Ghazal, P.; et al. STAT2-mangel og modtagelighed for viral sygdom hos mennesker. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2013, 110, 3053-3058. [CrossRef]

49. Vairo, D.; Tassone, L.; Tabellini, G.; Tamassia, N.; Gasperini, S.; Bazzoni, F.; Plebani, A.; Porta, F.; Notarangelo, LD; Parolini, S.; et al. Alvorlig svækkelse af IFN-gamma- og IFN-alfa-responser i celler fra en patient med en ny STAT1-splejsningsmutation. Blood 2011, 118, 1806–1817. [CrossRef]