Role alternativního sestřihu při regulaci reakce hostitele na virovou infekci

Abstraktní: Význam transkripční regulace hostitelských genů ve vrozené imunitě proti virové infekci je široce uznáván. V poslední době si post-transkripční regulační mechanismy získaly uznání jako další a důležitá vrstva regulace pro jemné vyladění imunitních reakcí hostitele. Zde uvádíme funkční význam alternativního sestřihu ve vrozených imunitních odpovědích na virovou infekci. Popisujeme, jak několik centrálních složek interferonových drah typu I a III kóduje sestřižené izoformy pro regulaci aktivace a funkce IFN. Dále jsou diskutovány funkční role sestřihových faktorů a modulátorů v antivirové imunitě. Nakonec diskutujeme o tom, jak jsou dráhy buněčné smrti regulovány alternativním sestřihem, a také o potenciální roli této regulace na imunitu hostitele a virovou infekci. Celkově tyto studie zdůrazňují význam sestřihu RNA při regulaci interakcí hostitel-virus a naznačují roli při snižování antivirové vrozené imunity; to může být rozhodující pro prevenci patologického zánětu.

Klíčová slova: alternativní sestřih; antivirová odpověď; imunita; cesty buněčné smrti

Výhody doplňku cistanche-jak posílit imunitní systém

1. Úvod

Odpověď hostitele na virovou infekci je mnohostranná a zahrnuje indukci antivirového transkripčního programu, včetně exprese interferonů (IFN) a cytokinů, a aktivaci cest buněčné smrti (apoptóza, nekroptóza a pyroptóza). Mezi těmito cestami je mnoho kroků přísně regulováno na několika úrovních, aby byla zajištěna tkáňová homeostáza. V tomto přehledu diskutujeme o funkčních rolích alternativního sestřihu a různých sestřihových izoforem při utváření imunity hostitele proti virové infekci. Pre-messenger RNA sestřih je důležitým krokem zrání RNA, který zahrnuje spojení exonů a odstranění intronů. Převážná většina transkriptů produkovaných RNA polymerázou II (RNAP II), včetně většiny mRNA, obsahuje introny, a proto musí být spojeny. Sestřih se provádí v buněčných jádrech jedním ze dvou makromolekulárních ribonukleoproteinových komplexů, známých jako hlavní a vedlejší spliceosomy [1]. Odhaduje se, že více než 90 % exprimovaných lidských genů podléhá alternativnímu sestřihu (AS) [2], který umožňuje jednotlivým genům generovat více odlišných mRNA, které mohou kódovat odlišné proteiny, čímž se značně rozšiřuje složitost proteomu. Bylo popsáno mnoho typů AS událostí a primárně zahrnují kazetové exony, vzájemně se vylučující exony, alternativní použití 50 sestřihových míst, alternativní použití 30 sestřihových míst a retenci intronů. Události mohou být regulovány časoprostorově závislým způsobem [1] kombinovaným působením cis-elementů (např. zesilovačů sestřihu exonu (ESE)) a trans-faktorů (např. RNA vazebných proteinů) [3]. Aberantní sestřih je spojován s mnoha onemocněními [4,5], což dále podtrhuje důležitost tohoto vysoce regulovaného procesu. Isoformy AS a mRNA hrají důležitou roli prakticky ve všech buněčných procesech a drahách, a proto není překvapivé, že obě byly označeny jako kritické pro účinnou antivirovou odpověď.

cistanche tubulosa - zlepšení imunitního systému

2. Alternativní sestřih RNA a její izoformy v odpovědích IFN typu I a III

Antivirová odpověď se spustí, když receptory pro rozpoznávání buněčných vzorů (PRR) detekují molekulární vzory spojené s patogenem (PAMP). Gen I indukovatelný cytosolovou kyselinou retinovou (RIG-I) a protein 5 spojený s diferenciací melanomu (MDA-5) snímají dvouvláknovou RNA (dsRNA) (RIG-I specificky detekuje 50 -trifosfát nebo {{8 }}difosfát molekul RNA) a podléhají konformačním změnám, aby se spojily s downstream mitochondriálním antivirovým signálním proteinem (MAVS). Následně se MAVS spojí s TANK Binding Kinase 1 (TBK1) a I-kappa-B kinase epsilon (IKKε), čímž podporuje fosforylaci interferonového regulačního faktoru 3 (IRF3) a interferonového regulačního faktoru 7 (IRF7). Tyto dva transkripční faktory se translokují do jádra a řídí transkripci a produkci mRNA interferonu typu I a typu III (IFN). Senzor cytosolové DNA, cyklická GMP-AMP syntáza (cGAS), dokáže detekovat DNA v cytoplazmě jako PAMP, když DNA viry infikují buňky a produkují cyklický dinukleotid 20,30 -cyklický GMP–AMP (20,{21 }}cGAMP) [6]. Tento sekundární posel zase aktivuje ER-rezidentní stimulátor interferonových genů (STING) a vede k TBK1-závislé fosforylaci IRF3 pro produkci IFN typu I a III. Je důležité poznamenat, že bylo prokázáno, že cGAS také reaguje na infekci RNA virem, pravděpodobně v důsledku cytoplazmatického uvolnění hostitelské mitochondriální DNA [7]. Navíc membránově vázaný Toll-like receptor 3 (TLR3) může rozpoznat dsRNA v endozomálních kompartmentech. Detekce ligandu pomocí TLR3 spouští jeho asociaci s adaptérem interferonu indukujícímu adaptér (TRIF) obsahujícím doménu TIR a indukuje fosforylaci IRF3 závislou na TBK1/IKKε. Všechny tyto procesy kulminují v transkripční indukci genů IFN typu I a III a produkci těchto IFN (obrázek 1).

Obrázek 1. Alternativní sestřih v odpovědi IFN typu I a typu III hostitele. Izoformy AS, které upregulují antivirovou odpověď, jsou zobrazeny zeleně a ty, které snižují antivirovou odpověď, jsou zobrazeny červeně.

Nově syntetizované IFN typu I a III jsou secernovány a aktivují downstream signalizaci jak autokrinně, tak parakrinně závislým způsobem. Tyto dvě třídy IFN se vážou na různé membránové receptory. IFN typu I se váží na podjednotky 1 a 2 receptoru interferonu alfa a beta (IFNAR1 a IFNAR2), zatímco IFN typu III využívají receptor interferonu lambda 1 (IFNLR1) a podjednotku beta receptoru interleukinu 10 (IL10-RB) [8] ]. Jakmile se tyto receptory navážou na své ligandy, konformační změny rekrutují intracelulární kinázy, které následně fosforylují signální převodník a aktivátor transkripce 1 (STAT1) a signální převodník a aktivátor transkripce 2 (STAT2). Fosforylované STAT1 a STAT2 se spojují s interferonovým regulačním faktorem 9 (IRF9) za vzniku komplexu ISGF3, který se translokuje do jádra a aktivuje stovky IFN-stimulovaných genů (ISG) k vytvoření buněčného antivirového stavu. Geny PRR kódují několik sestřihových variant pro regulaci jejich funkcí. Bylo popsáno, že sestřihová varianta RIG-I postrádající exon 2 je exprimována spolu s izoformou plné délky po léčbě IFN- a infekci virem Sendai (SeV) [9]. Tato sestřihová varianta má deleci ve své N-terminální doméně CARD a tato delece zabraňuje ubikvitinaci RIG-I tripartitním motivem obsahujícím 25 (TRIM25), což je předpoklad pro aktivaci RIG-I. V důsledku toho se ukázalo, že tato sestřihová varianta působí jako dominantní negativní forma RIG-I. Ektopická exprese této varianty sestřihu RIG-I inhibuje transkripci IFN-indukovanou SeV. Ukázalo se, že TLR3 má několik izoforem [10,11]. Izoforma, která postrádá transmembránovou doménu a většinu původní intracelulární domény TIR, hraje v odpovědi IFN inhibiční roli [10]. Negativní regulační účinky této izoformy TLR3 mohou být způsobeny kompeticí o vazbu ligandu, protože tato izoforma TLR3 má vazebná místa dsRNA, zatímco postrádá cytoplazmatickou doménu TIR potřebnou pro přenos signálu. Tyto izoformy PRR naznačují existenci negativní zpětné vazby, která jemně dolaďuje antivirovou odpověď IFN. Klíčové signální efektorové proteiny downstream k virovým senzorům v odpovědích typu I a typu III také exprimují různé izoformy AS a mnohé z nich působí dominantně negativním způsobem. Bylo pozorováno několik izoforem MAVS: MAVS 1a, 1b a 1c [12]. MAVS 1a je produkován přeskočením exonu 2 a kóduje zkrácený MAVS v důsledku předčasného stop kodonu. Tento zkrácený protein má intaktní N-koncovou doménu CARD a jeho nadměrná exprese blokuje transkripci IFN-, pravděpodobně sekvestrací proteinů faktoru 2 asociovaného s TNF receptorem (TRAF2). MAVS1b, postrádající exon3, také kóduje zkrácený protein předčasným stop kodonem v důsledku posunu čtecího rámce. Tento MAVS1b je však schopen aktivovat transkripci IFN- a inhibovat replikaci viru vezikulární stomatitidy (VSV), což naznačuje obousměrný mechanismus, kterým je regulována aktivita MAVS. Navíc STING, cGAS downstream efektor, má sestřiženou izoformu, nazývanou MRP [13]. Ve srovnání s STING, MRP neobsahuje exon 7, a proto nemá C-terminální TBK1 interagující doménu. Bylo ukázáno, že MRP může dimerizovat s STING a blokovat interakci STING-TBK1. Tato interference v asociaci STING-TBK vysvětluje, proč MRP inhibuje STING-zprostředkovanou transkripci IFN-. V souladu s tímto zjištěním snížení MRP snižuje replikaci VSV, pravděpodobně derepresí hostitelských IFN odpovědí. Je zajímavé, že ačkoli MRP blokuje signální dráhu IFN zprostředkovanou STING indukovanou infekcí SeV, MRP zvyšuje odpověď IFN indukovanou virem herpes simplex typu 1 (HSV-1). Zdá se tedy, že MRP hraje různé role v reakci na infekce RNA a DNA viry. TRIF je kritický adaptér pro signální dráhu iniciovanou TLR3-. Varianta sestřihu, která postrádá centrální doménu TIR, nazývaná TRIS, byla pozorována v širokém spektru buněčných linií [14]. Předchozí studie prokázaly, že TRIF je asociován s TLR3 prostřednictvím jejich příslušných domén TIR [15]; proto by se dalo očekávat, že TIR-deficientní TRIS bude působit jako inhibitor TLR3-zprostředkované signalizace. Avšak nadměrná exprese TRIS, i když v menší míře než TRIF, aktivuje transkripci IFN- a knock-down transkripce IFN-indukované poly (I:C) redukovanou TRIS. Tyto výsledky naznačují překvapivou, ale neredundantní roli TRIS v signalizaci zprostředkované TLR3-. Tumor necrosis factor receptor-associated factor 3 (TRAF3) je doplňkový protein v drahách RIG-I-MAVS a podléhá AS v T-buňkách [16]. Tato událost přeskočení exonu 8 v TRAF3 je primárně zprostředkována proteiny CUGBP ElavLike Family Member 2 (CELF2) a heterogenním jaderným ribonukleoproteinem C (hnRNP C) [17]. Roli této AS události v antivirové odpovědi hostitele však zbývá určit.

cistanche doplněk výhody-zvyšuje imunitu

Bylo také zjištěno, že nové sestřižené izoformy TBK1 a IKKε hrají negativní regulační role během odpovědi IFN. TBK1s, TBK1 sestřižená transkriptová varianta, postrádá exon 3–6, který kóduje serin/threonin kinázovou doménu zprostředkující fosforylaci IRF3 a IRF7. Další funkční a biochemické testy ukazují, že TBK1 inhibují transkripci IFN- blokováním interakce mezi RIG-I a MAVS [18]. Je zajímavé, že TBK1 nejsou hojně exprimovány v neinfikovaných buňkách. Po infekci SeV, zejména v pozdějších časových bodech, se exprese TBK1 stává výraznější. Tato opožděná upregulace naznačuje, že buňky si vyvinuly strategii pro negativní regulaci aktivace IFN, jakmile je virová infekce odstraněna. Kromě toho je při infekci virem chřipky A (IAV) pozorována sestřižená izoforma, ale její funkční význam je třeba charakterizovat [19]. Pokud jde o IKKε, tento gen exprimuje dvě sestřižené varianty, IKKε sv1 a IKKε sv2, které se liší v karboxylových oblastech ve srovnání s IKKε plné délky [20}]. IKKε sv1 i sv2 tvoří dimery s IKKε plné délky a inhibují signalizaci IRF3 indukovanou IKKε v plné délce, včetně její role při podpoře antivirové aktivity. Zajímavé je, že u infekce virem dengue (DENV) bylo pozorováno zvýšení exprese těchto dvou izoforem [21], což naznačuje, že tento flavivirus si vyvinul schopnost interferovat s vrozenou imunitou regulací AS. U savců bylo charakterizováno mnoho izoforem IRF3 a IRF7. IRF3a je varianta IRF3 AS [22,23], která využívá alternativní exon 3a a produkuje protein zkrácený na N-konci díky použití jiného start kodonu. IRF3a nemá funkční doménu vázající DNA, a proto se neváže na promotor IFN-. Proto IRF3a inhibuje transkripční aktivitu IRF3 [22]. Druhá sestřihová izoforma, IRF3-CL, je transkript odvozený z alternativního 30 sestřihového místa, 16 nukleotidů proti směru transkripce od exonu 7 hlavního transkriptu IRF3 [24]. IRF3-CL sdílí N-terminální oblast s IRF3, ale liší se na C-koncích. Tato izoforma negativně reguluje aktivitu IRF3 a je exprimována všudypřítomně. Naproti tomu exprese IRF3-nirs3 je omezena na specifické tkáně [25]. Zdá se, že tato izoforma je exprimována v buňkách lidského hepatocelulárního karcinomu, ale ne v primárních lidských hepatocytech. Transkripty IRF-nirs3 neobsahují exon 6 a toto vyloučení vede k proteinu, který postrádá centrální asociační doménu IRF, která je kritická pro jeho homodimerizaci nebo heterodimerizaci s IRF3 nebo jinými IRF. Jak se očekávalo, nadměrná exprese IRF3-nirs3 potlačila transkripci IFN- a usnadnila replikaci viru [25]. Jsou identifikovány další sestřižené izoformy IRF3 s různým stupněm schopnosti inhibovat IRF 3-zprostředkovanou aktivaci transkripce IFN- [26]. Nakonec se ukázalo, že heterogenní jaderný ribonukleoprotein A1 (hnRNPA1) a sestřihový faktor 1 bohatý na serin a arginin (SRSF1) podporují zahrnutí exonu 2 a exonu 3 IRF3 a generují IRF3 v plné délce, který je vyžadován pro IFN- aktivace transkripce [27]. Deplece buď hnRNPA1 nebo SRSF1 způsobuje snížení aktivace IFN- indukované poly (I:C). Nedávno se ukázalo, že exprese IRF7 je regulována mechanismem retence intronů prostřednictvím proteinu BUD13 [28]. BUD13 potlačuje retenci intronu 4 v transkriptu IRF7. V důsledku toho je produkován zralý transkript IRF7 a protein IRF7 je translatován, aby podpořil odpověď IFN. Na podporu tohoto pozorování, knock-down BUD13 zvyšuje retenci intronů transkriptu IRF7, který se zdá být degradován prostřednictvím nesmyslně zprostředkovaného rozpadu (NMD). V důsledku toho je hladina proteinu IRF7 snížena, aby se usnadnila replikace viru [28]. Bylo popsáno několik dalších variant transkriptu IRF7 a některé mohou být indukovány infekcí respiračním syncyciálním virem (RSV) [29,30]. Většina genů IFN typu I je bez intronů, zatímco geny IFN typu III mají obvykle více intronů, což naznačuje potenciální regulační mechanismus prostřednictvím AS. Nedávno objevený IFNL4, IFN typu III, je kódován genem obsahujícím pět exonů a bylo pozorováno několik variant transkriptu [31]. Funkční charakterizace ukazuje, že kompletní izoformy IFNL4, nikoli však kratší, vykazují antivirovou aktivitu [32]. Genetické varianty v exonu 1, které negativně korelují s expresí funkčního IFNL4, jsou překvapivě spojeny s clearance viru hepatitidy C (HCV) [31,33]. Proteiny IFN typu I a III vykonávají své funkce (např. spouštění produkce antivirových ISG) vazbou na jejich příslušné receptory, které jsou exprimovány jako různé izoformy. IFNAR1 a IFNAR2 tvoří receptorový komplex pro IFN typu I a IFNAR2 produkuje tři varianty mRNA AS, včetně dvou membránově vázaných izoforem (IFNAR2b a 2c) a rozpustné izoformy (IFNAR2a) [34]. Transfekce lidských IFNAR1 a IFNAR2c, ale nikoli IFNAR2b, obnovila antivirovou odpověď IFN [35]. To je v souladu s údaji, že IFNAR2b může působit jako dominantní, negativní regulátor odpovědí IFN [36]. V lidských buňkách bylo popsáno více sestřihových variant IFNLR1, s nimiž IL-10RB tvoří receptor IFN typu III [37–39]. IFNLR1 vázaný na membránu je funkční receptorová podjednotka, zatímco rozpustná sestřižená izoforma, která postrádá transmembránovou doménu kódující exon 6, slouží jako dominantní negativní forma. Přidání rekombinantního rozpustného IFNLR1 redukovalo transkripci ISG indukovanou IFN typu III v mononukleárních buňkách periferní krve (PBMC) a v buňkách Huh7.5 [40]. Po navázání IFN typu I a III na jejich receptory se fosforylované STAT1 a STAT2 nakonec translokují do jádra, které řídí expresi ISG. STAT1 má dvě izoformy [41], alfa a beta, které se liší v C-terminální transaktivační doméně. Zpočátku byl STAT1 alfa považován za jedinou funkční izoformu a STAT1 beta pravděpodobně působí jako dominantní negativní regulátor [42,43]. Nedávné studie nicméně naznačují, že STAT1 alfa a beta aktivují překrývající se, ale neredundantní sadu genů, které jsou důležité při regulaci imunity [44]. Kromě těchto dvou izoforem se SM proteiny viru Epstein–Barrové (EBV) asociují s hostitelským sestřihovým faktorem SRSF3 a podporují použití kryptického 50 sestřihového místa, čímž vzniká varianta transkriptu STAT1 alfa0 [45,46]. Role transkriptu STAT1 alpha0 a zda je nebo není přeložen, je dosud nejasná. Vzhledem k důležitosti STAT1 a STAT2 při řízení exprese ISG pro ustavení antivirového stavu je aberantní sestřih těchto genů spojován s poruchou imunity a závažným virovým onemocněním [47–49]. Například homozygotní mutace vedoucí k přeskočení STAT1 exonu 3 vede k jeho snížené expresi a fosforylaci. Pacienti homozygotní pro tuto mutaci vykazují hlubokou náchylnost k infekci [49]. Mutace v intronu 4 STAT2 způsobuje aberantní sestřih a pravděpodobně vede k NMD. Exprese proteinu STAT2 není detekovatelná v buňkách homozygotních pacientů a exogenní exprese STAT2 zachraňuje fenotyp a indukuje antivirový stav [48]. Začínají se objevovat důkazy, že funkce ISG je regulována AS. OAS1 je klíčovou součástí antivirového systému RNaseL 2-5A. Nedávná zpráva ukazuje, že gen Oas1g (myší homolog lidského OAS1) má alternativní 50 sestřihové místo v intronu mezi exonem 3 a exonem 4 a použití tohoto alternativního 50 sestřihu vede k nefunkční variantě mRNA, která je určený k degradaci [50]. Je zajímavé, že odstranění tohoto alternativního místa sestřihu zvyšuje expresi Oas1g a inhibuje virovou infekci. MxA je další známý ISG, který omezuje různé viry. Je zajímavé, že virová infekce HSV{179}} indukuje produkci varMxA [51]. Tento transkript má odstraněné exony 14–16 a kóduje protein, který podporuje replikaci HSV{183}}. V buňkách infikovaných DENV byl také pozorován výskyt isoforem vylučujících exon MxA [21]. Jeho regulační funkce na replikaci DENV čeká na další zkoumání. Souhrnně lze říci, že různé izoformy klíčových složek v odpovědích IFN typu I a typu III jsou exprimovány k regulaci přirozené imunity v reakci hostitele (obrázek 1). Je zajímavé, že většina AS událostí snižuje antivirovou odpověď, což naznačuje, že posttranskripční regulace funguje tak, aby vyvážila transkripční upregulaci antivirového stavu. To by znamenalo, že defekty v post-transkripční regulaci antivirové přirozené imunitní odpovědi by vedly k autoimunitě a patologickým zánětlivým stavům.

cistanche přínosy pro muže-posílení imunitního systému

3. Jiné vrozené imunitní cesty ovlivněné alternativním sestřihem RNA

Protein promyelocytární leukémie (PML), člen rodiny proteinů TRIM, je klíčovou složkou struktur známých jako jaderná tělíska PML, které hrají důležitou roli ve vrozené imunitní signalizaci [52,53]. Gen PML se skládá z devíti exonů a podléhá rozsáhlé AS, generující několik variant transkriptu [54]. Tyto izoformy sdílejí aminoterminální oblasti, ale liší se na C-konci. Důležité je, že se zdá, že mají rozdílné role v modulaci odpovědi IFN. Bylo popsáno, že izoforma PML IV zvyšuje aktivitu IRF3, a tím se účastní produkce IFN- během infekce VSV [55]. V souladu s tímto zjištěním je nadměrná exprese izoformy PML IV dostatečná k potlačení replikace DENV [56]. Podobně isoforma II PML podporuje aktivaci IFN- [57] a tohoto zlepšení dosahuje asociací s různými transkripčními komplexy. Deplece izoformy II PML snížila nábor IRF3 a STAT1 do prvků IFN-promotoru a ISRE, v daném pořadí. Na rozdíl od PML izoformy II neměl knock-down PML izoformy V vliv na aktivaci IFN-spouštěnou poly(I:C), což naznačuje, že izoforma PML V není pro tuto regulaci odpovědi IFN nutná [ 57]. Je zajímavé, že infekce virem herpes simplex typu 2 (HSV-2) způsobila změnu izoformy PML II na izoformu PML IV zvýšením využití intronu 7a prostřednictvím virových proteinů ICP27 [58]. To je v souladu s virovou strategií k antagonizaci odpovědi hostitelského IFN na virovou replikaci, protože izoforma II, stejně jako izoforma IV, podporuje aktivaci IFN-. Obnova PML izoformy II v PML-knock-down buňkách však usnadňuje replikaci HSV2. Deplece izoformy II PML pomocí siRNA snížila infekčnost HSV2, což naznačuje, že izoforma II PML je pro-HSV2 faktor. Tyto výsledky naznačují komplexní a možná paradoxní roli PML v interakcích hostitel-virus. Protein zinkového prstu (ZFR) se účastní několika buněčných funkcí a je silným modulátorem sestřihu. ZFR řídí IFN signalizaci tím, že brání aberantnímu sestřihu a nesmyslně zprostředkovanému rozpadu histonových variant makroH2A1 mRNA [59]. V buňkách exprimujících ZFR podporuje ZFR využití exonu 6a makroH2A1, což vede k produkci makroH2A1 plné délky, který potlačuje promotor IFN-a zabraňuje aktivaci transkripce. V buňkách zbavených ZFR vede vzájemně se vylučující použití exonu 6b ke sestřihnutému transkriptu určenému pro NMD. V důsledku toho je IFN-promotor uvolněn z represe a může být přístupný transkripčním faktorům pro genovou expresi. Důsledně buď knock-down ZFR nebo makroH2A1 zesilují transkripci IFN-. Deplece ZFR navíc omezuje replikaci viru [59]. hnRNP M patří do rodiny všudypřítomně exprimovaných heterogenních jaderných ribonukleoproteinů (hnRNP) a ovlivňuje zpracování pre-mRNA a několik dalších aspektů metabolismu a transportu mRNA. Nedávno se ukázalo, že hnRNP M má schopnost potlačovat imunitu prostřednictvím odlišných mechanismů. Za prvé, tento protein interaguje s RIG-I a narušuje imunitní snímání [60]. Kromě toho hnRNP M podporuje retenci intronů, aby se snížila hojnost transkriptů IL-6. Celkově v důsledku vyčerpání hnRNP M tlumí imunitu hostitele a usnadňuje replikaci viru [61].

4. Alternativní sestřih reguluje cesty smrti hostitelské buňky aktivované během virové infekce

Bylo popsáno několik programů buněčné smrti a molekulární mechanismy těchto programů se překrývají, ale jsou značně odlišné [62]. Zde diskutujeme AS regulaci apoptózy, nekroptózy a pyroptózy v kontextu interakcí hostitel-virus (obrázek 2). Viry intenzivně interagují s buněčnými vnitřními a vnějšími apoptotickými cestami [63,64] a sestřižené izoformy apoptotických faktorů mohou hrát klíčovou roli při určování buněčného osudu [65,66]. Apoptóza je obecně chápána jako nezánětlivý typ programované buněčné smrti, charakterizovaný morfologickými změnami, včetně smršťování buněk, jaderné kondenzace a blebbingu plazmatické membrány. Vnitřní apoptóza je primárně řízena v mitochondriích. Narušení intracelulární homeostázy (např. poškození DNA nebo oxidační stres) a proapoptotické stimuly mají za následek indukci mitochondriální permeabilizace vnější membrány (MOMP) proteiny BAX nebo BAK. V nepřítomnosti apoptotických stimulů jsou tyto proteiny sekvestrovány v neaktivním stavu antiapoptickými členy rodiny proteinů BCL2. MOMP uvolňuje cytochrom c do cytoplazmy a spouští tvorbu apoptozomového proteinového komplexu obsahujícího faktor aktivující apoptotickou proteázu 1 (APAF1) a kaspázu 9, člen buněčných cystein-aspartátových proteáz. Aktivovaná kaspáza 9 pak štěpí kaspázy 3 a 7, což spustí dráhu vedoucí k buněčné smrti. Je zajímavé, že virová infekce aktivuje netranskripční interakce IRF3–Bax a způsobuje MOMP a buněčnou smrt [67,68]. Virová infekce může také spustit vnější apoptózu [63]. Vnější dráha je primárně iniciována vazbou ligandů na různé receptory smrti, aktivací kaspázy 8 a vedoucí k aktivaci kaspázy 3 a apoptóze.

Obrázek 2. Alternativní sestřih reguluje cesty smrti hostitelské buňky aktivované během virové infekce.

Nekroptóza je zánětlivý typ buněčné smrti, charakterizovaný otokem buněk, ztrátou permeability plazmatické membrány a uvolněním cytosolického obsahu do extracelulárního prostoru [77]. Některé virové infekce spouštějí nekroptózu prostřednictvím membránově vázaných receptorů (např. TLR3 [78,79]) nebo cytosolických senzorů (např. ZBP1 [80–82]) a kulminují aktivací a fosforylací proteinu podobného kinázové doméně (MLKL) ), který tvoří homotrimerní komplex, který se translokuje do plazmatické membrány, kde vytvoří pór a indukuje buněčnou lýzu [83,84]. MLKL má dvě izoformy, MLKL1 a MLKL2 [85]; MLKL2 je účinnější induktor nekroptózy než MLKL1 [86]. Toto zvýšení aktivity lze připsat změněné doménové struktuře MLKL2. MLKL2 postrádá exony 4-8, a proto MLKL2 nemá většinu C-terminální pseudokinázové domény, o které se předpokládá, že slouží jako supresivní funkce. Mezi další klíčové složky v dráze nekroptózy patří receptor-interagující serin/threonin-proteinkináza 1 (RIPK1) a receptor-interagující serin/threonin-proteinkináza 3 (RIPK3), a bylo popsáno, že oba geny kódují transkriptové varianty. Celogenomový screening CRISPR identifikoval PTBP1 jako nový regulátor sestřihu RIPK1 při nekroptóze [87]. PTBP1 potlačuje alternativní inkluzi exonu mezi kanonické exony 4 a 5 a podporuje expresi proteinu RIPK1 v plné délce pro indukci buněčné smrti. V souladu s PTBP1-zprostředkovaným přeskočením exonu byl identifikován charakteristický trakt bohatý na CU v intronu sousedícím s místem sestřihu 30 [87]. A konečně, RIPK3 má dvě sestřihové varianty, RIPK3 beta a RIPK3 gama, z nichž obě zřejmě potlačují buněčnou smrt [88]. Pyroptóza, která je také zánětlivou formou buněčné smrti, je indukována inflammasomovou aktivací a je kritická pro antivirovou odpověď [89,90]. Tato cesta smrti je iniciována detekcí PAMP nebo molekulárních vzorců spojených s nebezpečím (DAMPs) inflammasomovými proteiny, z nichž většina jsou členy rodiny Nod-like receptorů (NLR) [91]. Následně rekrutování adaptorového apoptózou asociovaného speck-like proteinu obsahujícího CARD (ASC) a kaspázu 1 tvoří inflammasomový proteinový komplex. Aktivovaná kaspáza 1 by štěpila plynový dermin D (GSDMD), čímž by se uvolnila doména GSDMD-N. Doména GSDMD-N se translokuje do plazmatické membrány a oligomerizuje za vzniku membránových pórů. Tato tvorba pórů narušuje osmotický potenciál, což má za následek bobtnání buněk a případnou lýzu. Aktivní kaspáza{56}} navíc zpracovává pro-IL{58}} a pro-IL-18 na bioaktivní formy, které podporují zánět. Mezi mnoha NLR je doména pyrinu rodiny NLR obsahující 3 (NLRP3) důležitá v antivirové odpovědi [89] a nedávno se ukázalo, že je regulována na úrovni sestřihu. Nová varianta sestřihu NLRP3, která postrádá exon 5, kóduje zlomek domény LRR [92]. Delece této oblasti ruší její interakci s proteinem kinázy 7 (NEK7) souvisejícím s NIMA, jehož vazba je předpokladem aktivace NLRP3, a tím činí NLRP3 ∆exon5 neaktivní. Další kritickou složkou v inflammasomu je adaptor ASC, složený z N-terminální PYD domény pro asociaci s NLR proteiny, linkerové oblasti a C-terminální CARD domény pro interakci s kaspázovými proteiny. Sestřižená varianta ASC-b postrádá exon 2, kódující linker, a je schopna aktivovat NLRP3 inflammasom [93]. V souladu s tím pacient s touto delecí exonu 2 ASC vykazuje vyšší hladinu proteinu IL-1 v séru [94]. Další sestřižená izoforma ASC-c má deleci v doméně PYD. Působí jako dominantní negativní regulátor a snižuje aktivaci NLRP3 [93].

cistanche doplněk výhody-zvyšuje imunitu

Kliknutím sem zobrazíte produkty Cistanche Enhance Immunity

【Požádejte o více】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

5. Závěry

Virová infekce spouští v hostiteli nesčetné množství buněčných událostí. Většina dřívějších studií se zaměřila na roli transkripce při nastavování buněčné antivirové odpovědi. V tomto přehledu diskutujeme o nedostatečně prozkoumané roli AS při regulaci reakce hostitele během virové infekce. Zdá se, že většina dosud objevených regulačních událostí AS negativně moduluje antivirovou odpověď. To by znamenalo, že defekty v post-transkripční regulaci antivirové přirozené imunitní odpovědi by vedly k autoimunitě a patologickým zánětlivým stavům. S příchodem sekvenování nové generace byly učiněny nové objevy, které načrtly, jak je modulován mechanismus sestřihu hostitele během virové infekce [95,96]. Je zřejmé, že AS hraje kritickou roli v regulaci produktivní vrozené imunitní odpovědi; nicméně funkční význam mnoha nových izoforem AS a regulační mechanismy, kterými jsou tyto spojené varianty generovány, zůstávají neúplně pochopeny. Další výzkum by měl prozkoumat AS jako důležitou vrstvu regulace interakcí virus-hostitel a potenciálně identifikovat nové cíle pro terapeutický vývoj k léčbě infekčních onemocnění.

Reference

1. Wilkinson, ME; Charenton, C.; Nagai, K. Sestřih RNA pomocí Spliceosomu. Annu. Biochem. 2020, 89, 359–388. [CrossRef] [PubMed]

2. Wang, ET; Sandberg, R.; Luo, S.; Khrebtuková, I.; Zhang, L.; Mayr, C.; Kingsmore, SF; Schroth, praktický lékař; Burge, CB Alternativní isoformní regulace v transkriptomech lidské tkáně. Příroda 2008, 456, 470–476. [CrossRef] [PubMed]

3. Fu, XD; Ares, M., Jr. Kontextově závislá kontrola alternativního sestřihu pomocí RNA-vazebných proteinů. Nat. Genet. 2014, 15, 689–701. [CrossRef] [PubMed]

4. Evsyukova, I.; Somarelli, JA; Gregory, SG; Garcia-Blanco, MA Alternativní sestřih u roztroušené sklerózy a dalších autoimunitních onemocnění. RNA Biol. 2010, 7, 462–473. [CrossRef]

5. Tazi, J.; Bakkour, N.; Stamm, S. Alternativní sestřih a nemoc. Biochim. Biophys. Acta 2009, 1792, 14–26. [CrossRef]

6. Hopfner, KP; Hornung, V. Molekulární mechanismy a buněčné funkce cGAS-STING signalizace. Nat. Mol. Cell Biol. 2020, 21, 501–521. [CrossRef]

7. Slunce, B.; Sundstrom, KB; Chew, JJ; Bist, P.; Gan, ES; Tan, HC; Goh, KC; Chawla, T.; Tang, CK; Ooi, EE virus horečky dengue aktivuje cGAS uvolněním mitochondriální DNA. Sci. Rep. 2017, 7, 3594. [CrossRef]

8. Lazear, HM; Schoggins, JW; Diamantové, MS sdílené a odlišné funkce interferonů typu I a typu III. Imunita 2019, 50, 907–923. [CrossRef]

9. Gack, MU; Kirchhofer, A.; Shin, YC; Inn, KS; Liang, C.; Cui, S.; Myong, S.; Čepice.; Hopfner, KP; Jung, JU Role RIG-I N-terminální tandemové karty a sestřihové varianty v TRIM25-zprostředkované transdukci antivirového signálu. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 2008, 105, 16743–16748. [CrossRef]

10. Seo, JW; Yang, EJ; Kim, SH; Choi, IH Inhibiční alternativní izoforma sestřihu Toll-like receptoru 3 je indukována interferony typu I v lidských buněčných liniích astrocytů. BMB Rep. 2015, 48, 696–701. [CrossRef]

11. Yang, E.; Shin, JS; Kim, H.; Park, HW; Kim, MH; Kim, SJ; Choi, IH Klonování izoformy TLR3. 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. Identifikace variant sestřihu MAVS, které interferují se signalizací dráhy RIGI/MAVS. 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. Alternativní sestřihová izoforma MITA antagonizuje indukci IFN typu I zprostředkovanou MITA. J. Immunol. 2014, 192, 1162–1170. [CrossRef]

14. Han, KJ; Yang, Y.; Xu, LG; Shu, HB Analýza TIR-less sestřihové varianty TRIF odhaluje neočekávaný mechanismus TLR3-zprostředkované signalizace. J. Biol. Chem. 2010, 285, 12543–12550. [CrossRef] [PubMed]

15. Oshiumi, H.; Matsumoto, M.; Funami, K.; Akazawa, T.; Seya, T. TICAM-1, adaptorová molekula, která se účastní indukce interferonu-beta zprostředkované Toll-like receptorem 3-. Nat. Immunol. 2003, 4, 161–167. [CrossRef]

16. Michel, M.; Wilhelmi, I.; Schultz, AS; Preussner, M.; Heyd, F. Alternativní sestřih faktoru 3 spojeného s receptorem faktoru nekrotizujícího nádory vyvolaný aktivací (Traf3) řídí nekanonickou dráhu nukleárního faktoru kappa B a expresi chemokinů v lidských T buňkách. J. Biol. Chem. 2014, 289, 13651–13660. [CrossRef]

17. Schultz, AS; Preussner, M.; Bunse, M.; Karni, R.; Heyd, F. Alternativní sestřihování TRAF3 exonu 8 závislé na aktivaci je řízeno vazbou CELF2 a hnRNP C na upstream intronic prvek. 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.; Ahoj.; a kol. Negativní regulace virem spouštěné signální dráhy IFN-beta alternativním sestřihem TBK1. J. Biol. Chem. 2008, 283, 35590–35597. [CrossRef]

19. Fabozzi, G.; Oler, AJ; Liu, P.; Chen, Y.; Mindaye, S.; Dolan, MA; Kenney, H.; Guček, M.; Zhu, J.; Rabin, RL; a kol. Sekvenování duální RNA specifické pro vlákno bronchiálních epiteliálních buněk infikovaných viry chřipky A/H3N2 odhaluje sestřih genového segmentu 6 a nové interakce mezi hostitelem a virem. 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. Nové sestřihové varianty lidského IKKepsilon negativně regulují IKKepsilonem indukovanou aktivaci IRF3 a NF-kB. 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.; a kol. Protein NS5 viru dengue proniká do buněčného spliceosomu a moduluje sestřih. PLoS Pathog. 2016, 12, e1005841. [CrossRef] [PubMed]

22. Karpová, AY; Ronco, LV; Howley, PM Funkční charakterizace interferonového regulačního faktoru 3a (IRF-3a), alternativní izoformy sestřihu IRF-3. Mol. Cell Biol. 2001, 21, 4169–4176. [CrossRef]

23. Karpová, AY; Howley, PM; Ronco, LV Duální využití akceptorového/donorového sestřihového místa řídí alternativní sestřih genu IRF-3. Genes Dev. 2000, 14, 2813–2818. [CrossRef]

24. Li, C.; Ma, L.; Chen, X. Interferonový regulační faktor 3-CL, izoforma IRF3, antagonizuje aktivitu IRF3. Cell Mol. Immunol. 2011, 8, 67–74. [CrossRef] [PubMed]

25. Marozin, S.; Altomonte, J.; Stadler, F.; Thasler, MY; Schmid, RM; Ebert, O. Inhibice odpovědi IFN-beta u hepatocelulárního karcinomu alternativně sestřiženou izoformou regulačního faktoru IFN-3. Mol. Ther. 2008, 16, 1789–1797. [CrossRef] [PubMed]

26. Li, Y.; Hu, X.; Song, Y.; Lu, Z.; Ning, T.; Cai, H.; Ke, Y. Identifikace nových alternativních sestřihových variant interferonového regulačního faktoru 3. Biochim. Biophys. Acta 2011, 1809, 166–175. [CrossRef] [PubMed]

27. Guo, R.; Li, Y.; Ning, J.; Sun, D.; Lin, L.; Liu, X. HnRNP A1/A2 a SF2/ASF regulují alternativní sestřih interferonového regulačního faktoru-3 a ovlivňují imunomodulační funkce v buňkách lidského nemalobuněčného karcinomu plic. PLoS ONE 2013, 8, e62729. [CrossRef]

28. Frankiw, L.; Majumdar, D.; Burns, C.; Vlach, L.; Moradian, A.; Sweredoski, MJ; Baltimore, D. BUD13 podporuje odezvu na interferon typu I proti zadržování intronů v Irf7. Mol. Cell 2019, 73, 803–814. [CrossRef]

29. Xu, X.; Mann, M.; Qiao, D.; Brasier, AR Alternativní zpracování mRNA cest přirozené odezvy při infekci respiračním syncytiálním virem (RSV). Viry 2021, 13, 218. [CrossRef]

30. Zhang, L.; Pagano, JS Struktura a funkce 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.; a kol. Varianta upstream od IFNL3 (IL28B) vytvářející nový interferonový gen IFNL4 je spojena se zhoršenou clearance viru hepatitidy C. 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.; a kol. Exprese interferonu lambda 4 je hostitelem potlačena během virové infekce. J. Exp. Med. 2016, 213, 2539–2552. [CrossRef]

33. Tesák, MZ; Jackson, SS; O'Brien, TR IFNL4: Pozoruhodné varianty a související fenotypy. Gene 2020, 730, 144289. [CrossRef] [PubMed]

34. Lutfalla, G.; Holandsko, SJ; Cinato, E.; Monneron, D.; Reboul, J.; Rogers, NC; Smith, JM; Stark, GR; Gardiner, K.; Mogensen, KE; a kol. Mutantní buňky U5A jsou doplněny podjednotkou receptoru interferonu-alfa beta vytvořenou alternativním zpracováním nového člena genového klastru cytokinového receptoru. EMBO J. 1995, 14, 5100–5108. [CrossRef]

35. Cohen, B.; Novick, D.; Barák, S.; Rubinstein, M. Ligandem indukovaná asociace komponent interferonového receptoru typu I. Mol. Cell Biol. 1995, 15, 4208–4214. [CrossRef] [PubMed]

36. Gazziola, C.; Cordani, N.; Carta, S.; De Lorenzo, E.; Colombatti, A.; Perris, R. Relativní endogenní úrovně exprese izoforem IFNAR2 ovlivňují cytostatický a proapoptotický účinek IFNalfa na buňky pleomorfního sarkomu. 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.; a kol. IL-28, IL-29 a jejich cytokinový receptor třídy II IL-28R. Nat. Immunol. 2003, 4, 63–68. [CrossRef] [PubMed]

38. Dumoutier, L.; Lejeune, D.; Hor, S.; Fickenscher, H.; Renauld, JC. Klonování nového přenašeče signálu aktivujícího cytokinový receptor typu II a aktivátoru transkripce (STAT)1, STAT2 a STAT3. Biochem. J. 2003, 370, 391–396. [CrossRef] [PubMed]

39. Witte, K.; Gruetz, G.; Volk, HD; Looman, AC; Asadullah, K.; Sterry, W.; Šabat, R.; Wolk, K. Přes expresi IFN-lambda receptoru mají krevní imunitní buňky, ale ne keratinocyty nebo melanocyty, poškozenou odpověď na interferony typu III: Důsledky pro terapeutické aplikace těchto cytokinů. Genes Immun. 2009, 10, 702–714. [CrossRef]

40. Santer, DM; mátová, GES; Golec, DP; Lu, J.; May, J.; Namdar, A.; Shah, J.; Elahi, S.; Proud, D.; Joyce, M.; a kol. Diferenciální exprese sestřihových variant interferonu-lambda receptoru 1 určuje velikost antivirové odpovědi indukované interferonem-lambda 3 v lidských imunitních buňkách. PLoS Pathog. 2020, 16, e1008515. [CrossRef]

41. Schindler, C.; Fu, XY; Improta, T.; Aebersold, R.; Darnell, JE, Jr. Proteiny transkripčního faktoru ISGF-3: Jeden gen kóduje proteiny 91-a 84-kDa ISGF-3, které jsou aktivovány interferonem alfa. Proč. Natl. Akad. 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. Diferenciální role STAT1alfa a STAT1beta při zástavě buněčného cyklu indukované fludarabinem a apoptóze v lidských B buňkách. Krev 2004, 104, 2475–2483. [CrossRef] [PubMed]

43. Walter, MJ; Podívejte, DC; Tidwell, RM; Roswit, WT; Holtzman, MJ Cílená inhibice exprese intercelulární adhezní molekuly-1 (ICAM-1) závislé na interferonu-gama pomocí dominantně-negativního 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.; a kol. STAT1beta není dominantní negativní a je schopen přispívat k přirozené imunitě závislé na gama interferonu. Mol. Cell Biol. 2014, 34, 2235–2248. [CrossRef] [PubMed]

45. Verma, D.; Swaminathan, S. SM protein viru Epstein-Barrové funguje jako alternativní sestřihový faktor. J. Virol. 2008, 82, 7180–7188. [CrossRef] [PubMed]

46. ​​Verma, D.; Bais, S.; Gaillard, M.; Swaminathan, S. Protein SM viru Epstein-Barrové využívá buněčný sestřihový faktor SRp20 ke zprostředkování alternativního sestřihu. J. Virol. 2010, 84, 11781–11789. [CrossRef]

47. Du, Z.; Fan, M.; Kim, JG; Eckerle, D.; Lothstein, L.; Wei, L.; Pfeffer, LM Buněčná linie Daudi rezistentní na interferon s defektem Stat2 je odolná vůči apoptóze indukované chemoterapeutickými činidly. J. Biol. Chem. 2009, 284, 27808–27815. [CrossRef]

48. Hambleton, S.; Goodbourn, S.; Young, DF; Dickinson, P.; Mohamad, SM; Valappil, M.; McGovern, N.; Cant, AJ; Hackett, SJ; Ghazal, P.; a kol. Nedostatek STAT2 a náchylnost k virovým onemocněním u lidí. Proč. Natl. Akad. 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.; a kol. Závažné poškození odpovědí IFN-gama a IFN-alfa v buňkách pacienta s novou sestřihovou mutací STAT1. Krev 2011, 118, 1806–1817. [CrossRef]