长链非编码RNA参与固有免疫应答调控的研究进展

朱晓雁，王 迪，董 梅

1解放军第309医院 检验科，北京 100091；2河北北方学院，河北张家口 075000

长链非编码RNA参与固有免疫应答调控的研究进展

朱晓雁1,2，王 迪1，董 梅1

1解放军第309医院 检验科，北京 100091；2河北北方学院，河北张家口 075000

长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)是一类转录本长度＞200 nt，不能编码为蛋白质的RNA。它参与X染色体沉默、基因组印记、细胞分化等重要的生物过程，其表达紊乱与多种人类疾病的发生、发展密切相关。近期研究表明，lncRNA在多种免疫细胞的分化和激活中起着重要作用，而且在一些免疫相关疾病中，lncRNA表达水平的变化与疾病发生、发展及预后等有关。本文着重讨论目前对lncRNA的认识以及lncRNA在免疫相关疾病中参与固有免疫的应答调控作用。

长链非编码RNA；固有免疫；免疫细胞；免疫疾病

固有免疫是机体在种系发育和进化过程中形成的天然免疫防御功能，它不仅是机体抵御病原体侵袭的第一道防线，也是连接适应性免疫的重要桥梁，在抵抗微生物感染方面起着十分重要的作用。它主要是通过固有免疫细胞的Toll样受体(toll-like receptor，TLR)等模式识别受体识别病原体上的病原体相关分子模式发挥作用[1]。近年来，由于RNA测序连同二代测序技术的广泛应用，越来越多的长链非编码RNA相继被发现。有证据表明，长链非编码RNA(long noncoding RNA，lncRNA)与基因的调控、X染色体的失活、基因组的印记、细胞分化和发育等多种生物学过程相关[2-5]。在固有免疫中也起到了关键的作用。如当机体受到病原体的侵袭时，固有免疫细胞如树突状细胞和巨噬细胞表达特定lncRNA[6-7]。本文对lncRNA在参与固有免疫应答调控的研究进展进行综述，以提高对其机制的认识。

1 lncRNA的概述

lncRNA是一类转录本长度＞200 nt，不能编码蛋白质的RNA[8]。大多数lncRNA具有编码RNA的一些特征，通常可以被RNA聚合酶Ⅱ转录、加帽、剪接和多聚腺苷酸化[9]。最近研究发现，一些lncRNA具有编码蛋白质的功能，它可以产生小分子蛋白质或是肽段[10-11]。根据和编码基因的相对位置进行分类：可以分为非重叠lncRNA(如基因间RNA)和重叠lncRNA(如基因内lncRNA和反义lncRNA)[12]。基因间lncRNA是指不同基因间不与任何编码蛋白的基因有交叉的lncRNA。基因内lncRNA是指在同一基因内不编码蛋白基因区(即内含子区)转录的lncRNA。反义lncRNA是指和已知编码蛋白基因有部分重叠的lncRNA。根据功能lncRNA可以分为信号分子、诱饵分子、引导分子和骨架分子[13]。信号分子被转录后，可以调控下游基因的转录；诱饵分子被转录后，直接和转移因子/转录调节子结合，从而阻断了该分子的作用和信号通路；引导分子与蛋白结合(通常是转录因子)，然后将蛋白复合物定位到特定的DNA序列上，以顺式或反式转录方式，激活或抑制转录的过程；骨架分子可以招募多个相关的转录因子都可以结合在这个lncRNA分子上，激活或抑制转录的进行。与miRNA的研究类似，lncRNA的发现主要依赖于微阵列技术和核酸测序技术，尤其是新一代测序技术。lncRNA最开始在一项对小鼠cDNA文库的大规模测序中被揭示[14]。传统的微阵列技术多用于检测mRNA的丰度，不用于lncRNA的检测。研究显示大多lncRNA有polyA尾巴，少数则没有，如热休克可刺激RNA聚合酶Ⅲ的活性并转录产生不含多聚腺苷酸尾的lncRNA[15]。专门针对lncRNA的芯片可以利用相对保守的区域作为探针发现新的lncRNA。但是一部分lncRNA表达水平很低，不易被芯片检出。然而新一代测序技术(如RNA-seq)的出现可以检出低丰度的新lncRNA，将逐渐取代微阵列成为当前研究lncRNA的主要方法。

2 lncRNA在固有免疫细胞中的表达及调控

lncRNA广泛地表达在单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞等固有免疫细胞中，并在细胞的发育、分化和活化过程中起重要作用。最近研究表明，lncRNA可以调控人类单核细胞分化为树突状细胞(dendritic cells，DC)[6]。DC是T细胞重要的抗原提呈细胞，并且连接着固有免疫和适应性免疫应答[16]。Wang等[6]采用RNA测序技术筛选出一种基因间lncRNA，命名为lnc-DC。lnc-DC不仅表达在DCs上，而且可在体内或体外促进人类单核细胞转化为树突状细胞，还可以促进树突状细胞的成熟和基因的表达(如CD40、CD8和HLA-DR)。目前有研究发现，长链非编码RNA HOTAIRM1(HOX antisense intergenic RNA myeloid 1)和粒细胞的成熟有关[17]。HOTAIRM1由人类HOXA基因群编码，仅在髓系细胞上表达，可以上调急性早幼粒细胞白血病中由维甲酸诱导的粒细胞的分化以及正常的人类造血干细胞的分化。低表达HOTAIRM1可以使相邻基因HOXA1和HOXA2、髓系分化相关基因CD11b和CD18受维甲酸诱导后表达迟钝，从而影响正常造血的转录调控，进一步诱导急性髓系白血病的发生[18]。

部分固有免疫细胞受到脂多糖、TLR2受体激动剂(Pam3CSK4)等特定因素刺激后也可以表达特异的lncRNA，如CD11c+树突状细胞受到脂多糖的刺激时会表达特定的lncRNA[19]。小鼠骨髓源性树突状细胞分别受到脂多糖和Pam3CSK4刺激后都可以表达lincRNA-Cox2[19-20]。lincRNACox2被认为是巨噬细胞诱导转录过程中TLR的调节因子，早期其被归为基因间的转录因子，可以被多种炎性因子诱导，包括脂多糖，Pam3CSK4和微生物病原体，最终启动MyD88和NF-κB依赖的Toll样受体通路。此外，lincRNACox2还可以激活和抑制不同类别的免疫基因的表达。在休眠的巨噬细胞中，lincRNA-Cox2可以抑制700种基因的表达，包括趋化因子(Ccl5和Cx3cl1)、干扰刺激因子(ISG) (Irf7、Isg15、Ifi204和Oas2)，然而又可以通过TLR2通路激活IL6、Tlr1和IL23a基因的表达。lincRNA-Cox2既可以通过和异质核核糖核蛋白A/B(hnRNP-A/B)和A2/B1(hnRNPA2/B1)相互作用抑制靶基因的转录，又可以通过在抵御微生物侵袭时诱导促炎基因IL6的表达，进而发挥着激活作用[20-21]。另外一种长链非编码RNA-lethe，是一种有功能的假基因，表达在受TNF-α刺激后的胚胎成纤维细胞上，它是Toll受体通路的负性调节因子，可被转录因子NF-κB激活，从而促进炎症反应的发生[22]。同时Lethe又可以结合RelA(NF-κB异源二聚体复合物的一个亚单位)而阻止NF-κB结合到靶基因的启动子区域，最终控制炎症反应。此外，THP1受到Pam3CSK4、脂多糖刺激后可以分别表达不同的lncRNA：被命名为THRIL、IL1b-RBT46、IL1beRNA和Lnc-IL7R[23-25]。THRIL可以和hnRNPL结合成具有功能的复合体，该复合体参与调节TNF-α的基因转录，而TNF-α是能促进炎症的强力细胞因子[26]。而IL1b-RBT46、IL1b-eRNA则可以调节脂多糖刺激后的IL1b和CXCL8的表达。Lnc-IL7R受到脂多糖刺激后负性调节IL7R、IL8、IL-6、VCAM-1和E选择素的表达。

3 lncRNA在固有免疫相关疾病的表达与调控

越来越多的证据表明，lncRNA的功能改变是导致许多疾病相关编码基因表达异常的原因之一。同理，在免疫方面，异常lncRNA的表达也能导致免疫应答的紊乱，从而影响感染相关疾病和多种免疫疾病的发生发展。

3.1 川崎病 川崎病也称为皮肤黏膜淋巴结综合征，是一种在幼年时期发生的急性炎症反应。Li等[23]发现一种lincRNA(linc1992)，也称作THRIL(TNF-α and hnRNPL related immunoregulatory lincRNA)，其表达和川崎病的症状严重程度具有明显的相关性。THRIL可以特异性结合异源性核糖核蛋白L(heterogenous nuclear ribonucleoprotein L，hnRNPL)，形成功能性linc1992-hnRNPL复合体，调节TNF基因的转录，促进多种免疫相关基因的表达，shRNA诱导低表达后会导致这些基因在THP1细胞固有免疫激活后的调节异常。

3.2 泰勒病 Gomez等[27]从某些泰勒病毒(Theiler's virus，THV)易感的小鼠中发现一种基因间的长链非编码RNA，命名为NeST(nettoie Salmonella pas Theiler's)，它可以调控小鼠抗微生物和病毒感染的能力，并能和HOTTIP一样招募H3K4甲基转移酶到IFN-γ基因座位上，激活其基因的表达。NeST表达的小鼠可以清除沙门菌，而不能清除THV，从而导致小鼠脊髓持续的感染，甚至导致脱髓鞘(症状类似人类的多发性硬化症)。

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，是一种威胁全球健康的疾病[28]。Ouyang等[29]采用全基因组测序鉴定了一种人类的lncRNA，命名为NRAV(negative regulator of antiviral response)，发现它在抵抗流感病毒感染中起到了关键作用。NRAV可以促进流感病毒的复制和毒力的增强，相反，沉默NRAV可以抑制流感病毒的复制和毒力的增强，说明NRAV的减少有利于宿主的抗病毒感染。NRAV还可以负性调控多种干扰素刺激基因(interferon-stimulated genes，ISGs)的起始转录。

3.4 严重急性呼吸系统综合征 严重急性呼吸系统综合征是由冠状病毒等引起的急性呼吸窘迫综合征。Peng等[30]采用二代测序技术对从小鼠模型中提取的由冠状病毒感染形成严重急性呼吸窘迫综合征的肺组织进行全基因组分析，发现了许多差异表达的lncRNAs，这些lncRNAs的差异表达和流感病毒感染的差异表达谱具有相似性。

4 结语

迄今为止，已经有上百种的长链非编码RNA被发现。在过去几年里lncRNA在肿瘤、遗传等方面的研究已经趋于成熟，但是在免疫方面的研究才刚刚开始。lncRNA不仅在

固有免疫细胞的发育、分化方面，还在免疫相关疾病中发挥着举足轻重的作用。但lncRNA在一些方面还存在着巨大的挑战，如某些lncRNA有可能只是基因偶然转录的产物，或是只有微弱的生物学功能[31]。另外，一些研究发现，许多lncRNA在小鼠体内并没有很好的同源性[8]，这可能预测不同种属lncRNA的表达差异是导致鼠类与人类免疫系统功能不同的直接原因。随着生物信息学技术的应用，如CHIRP-Seq(Chromatin Isolation by RNA Purification)和RAP (RNA antisense purification)，我们将进一步揭开lncRNAs的调控机制和功能，相信还有更多的惊喜和新的概念将在未来几年内出现。

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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

时间：2015-08-03 11:25

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

2015-06-16

国家自然科学基金项目(81271777)

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

朱晓雁，女，学士，初级检验师。研究方向：结核杆菌的免疫特性与分子机制。Email: zhuxy87225 @163.com

董梅，女，硕士，主任医师。Email: dongmei0659@sina. com