MicroRNA調(diào)控抗病毒免疫和病毒復(fù)制

王 嵐，何明宇，張 敏，丁軍濤*

(1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，烏魯木齊 830046；2.新疆生物資源基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830046)

miRNA是一類由19～25個(gè)核苷酸組成的單鏈非編碼RNA序列，1993年由Lee等[1]首次在秀麗隱線蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一種名為lin-4的基因，其編碼22 nt的短RNA片段，可以靶向lin-14和lin-28基因3′UTR，負(fù)調(diào)控其表達(dá)。隨后，在動(dòng)植物的細(xì)胞、組織、血清、血漿、外泌體中均分離到成千上萬(wàn)種miRNAs，調(diào)節(jié)超過60%的蛋白質(zhì)編碼基因并參與許多生命活動(dòng)，如免疫反應(yīng)、胚胎發(fā)生、器官發(fā)育、代謝、細(xì)胞凋亡等[2-4]。

自miRNA被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，大量研究證實(shí)其在病毒感染過程中起重要的調(diào)控作用。病毒感染細(xì)胞后會(huì)通過相關(guān)的分子機(jī)制誘導(dǎo)宿主免疫相關(guān)的miRNA表達(dá)譜發(fā)生變化，這些miRNAs參與調(diào)控眾多免疫分子的表達(dá)，對(duì)于宿主抗病毒免疫信號(hào)通路至關(guān)重要，能夠增強(qiáng)宿主抗病毒能力[5-6]。另一方面，某些病毒也會(huì)編碼相應(yīng)的病毒miRNAs(viral miRNAs，v-miRNAs)[7]。對(duì)于大部分高等動(dòng)物病毒編碼的v-miRNAs，其介導(dǎo)的RNA干擾(RNAi)除了廣泛參與調(diào)節(jié)與病毒蛋白表達(dá)、基因組復(fù)制、顆粒組裝等過程密切相關(guān)的自身基因表達(dá)，還能直接靶向調(diào)控眾多宿主基因的表達(dá)，以利于自身的潛伏生存和逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)其的清除[8]。

本文主要從miRNA生物發(fā)生及其在免疫反應(yīng)、病毒復(fù)制中的調(diào)控機(jī)制進(jìn)行概述，為認(rèn)識(shí)病毒的感染復(fù)制機(jī)理和開發(fā)新的抗病毒防控方案提供參考。

1 miRNA的生物發(fā)生及分子作用機(jī)制

1.1 miRNA的類型與生成

動(dòng)物miRNA是一類在進(jìn)化上非常保守的基因。絕大多數(shù)miRNAs的轉(zhuǎn)錄是由RNA polymerase II(pol II)介導(dǎo)，少數(shù)由RNA polymerase III(pol III)轉(zhuǎn)錄生成[9]，如腺病毒miRNA是由pol III轉(zhuǎn)錄的VA1非編碼RNA的一部分[10]，小鼠皰疹病毒68(MHV68)編碼的9個(gè)miRNAs也都由pol III轉(zhuǎn)錄[11]。RNA聚合酶最先合成的是miRNA的初始轉(zhuǎn)錄本(primary miRNA，pri-miRNA)。從pri-miRNA到成熟miRNA是一個(gè)經(jīng)歷了細(xì)胞核到細(xì)胞質(zhì)空間轉(zhuǎn)變、多種酶和輔助蛋白協(xié)調(diào)完成的受到多層次調(diào)節(jié)的多步驟精密反應(yīng)，主要分為核內(nèi)、核外兩個(gè)階段。第一階段是在pri-miRNA發(fā)卡結(jié)構(gòu)的莖環(huán)上進(jìn)行識(shí)別與切割，去掉兩個(gè)側(cè)翼單鏈序列，釋放一個(gè)長(zhǎng)約70 nt，3′末端為一個(gè)羥基基團(tuán)并含有2 nt黏性突出的前體miRNA(pre-cursor mRNA, pre-miRNA)的小發(fā)卡結(jié)構(gòu)[12]。此過程發(fā)生在細(xì)胞核中，由RNase III型蛋白Drosha和輔因子DGCR8組成的異源二聚體或微加工器復(fù)合物(microprocessor complex)來(lái)執(zhí)行[13]。miRNA成熟的第二階段是pre-miRNA出核并在細(xì)胞質(zhì)中繼續(xù)切割，形成具有效應(yīng)機(jī)制的成熟miRNA。pre-miRNA出核需要外輸?shù)鞍?(Exportin-5)及其輔助因子Ran-GTP這兩種異質(zhì)二聚體共同識(shí)別并結(jié)合pre-miRNA特有的2 nt 3′黏性末端和相鄰的莖[14]。到達(dá)細(xì)胞質(zhì)后，GTP水解釋放pre-miRNA，游離的pre-miRNA與細(xì)胞RNase III酶Dicer(雙鏈RNA專一性RNA內(nèi)切酶)結(jié)合并與輔助因子轉(zhuǎn)錄激活區(qū)結(jié)合蛋白(TRBP)和干擾素誘導(dǎo)的雙鏈RNA依賴性蛋白激酶激活子(PACT)一起作用[13-14]。Dicer酶結(jié)合pre-miRNA發(fā)夾基部的3′ 2 nt外延部分，移除末端環(huán)，留下第二個(gè)2 nt 3′延伸末端，最終生成雙鏈成熟miRNA[12]。

圖1 miRNA生物發(fā)生及作用機(jī)制

病毒在其生命周期的不同階段除了誘發(fā)宿主生成相應(yīng)的miRNAs，自身也能編碼多種v-miRNAs以促進(jìn)病毒在宿主細(xì)胞中增殖和逃避宿主的免疫防御機(jī)制。v-miRNA主要源自雙鏈DNA病毒，如BK多瘤病(BKPyV)[15]、巨細(xì)胞病毒(CMV)[16]、皰疹病毒(HSV)[17]、猴空泡病毒40(SV40)[18]。大多數(shù)v-miRNAs成簇地從病毒基因組的非編碼序列產(chǎn)生，但也有個(gè)別v-miRNAs來(lái)自病毒的編碼基因序列[19]。

1.2 miRNA的作用機(jī)制

miRNA與siRNA作用機(jī)制相似，是RNAi過程中基因沉默的重要效應(yīng)分子。RNAi是由雙鏈RNA(dsRNA)觸發(fā)的轉(zhuǎn)錄后過程中以序列特異性的方式導(dǎo)致基因沉默，而miRNA通過堿基配對(duì)靶向特定的mRNA，導(dǎo)致其降解或翻譯抑制。其基本機(jī)制是成熟miRNA解開雙鏈，其引導(dǎo)鏈(guide strand)與Argonaute家族蛋白以及其他至少9種相關(guān)的輔助蛋白一起結(jié)合到miRISC復(fù)合物(miRNA引發(fā)的基因沉默復(fù)合物)上[20]。在miRNA引導(dǎo)鏈的作用下，miRISC效應(yīng)復(fù)合物與靶mRNA結(jié)合，發(fā)揮其沉默效應(yīng)，雙鏈miRNA中的伴隨鏈(passenger strand)則在胞漿中被快速降解。成熟miRNA的種子區(qū)5′端通常是由6～8個(gè)核苷酸組成的序列，與靶mRNA的3′非翻譯區(qū)(UTR)部分或全部互補(bǔ)。miRNA與靶序列mRNA完全的堿基對(duì)互補(bǔ)可以引起靶序列切割，而不完全匹配則導(dǎo)致蛋白質(zhì)翻譯受阻，后者是miRNA最常見的作用方式[21-22]。病毒v-miRNA的作用特點(diǎn)與宿主miRNA相似，通常也是v-miRNA 5′區(qū)作用于靶mRNA的3′UTR來(lái)調(diào)節(jié)基因表達(dá)。另有研究證實(shí)，內(nèi)源性miRNA的靶點(diǎn)還可以在ORFs和靶基因5′UTR中，但其效果都低于miRNA靶向目標(biāo)mRNA的3′UTR[23]。Kloosterman等[24]在let-7 miRNA調(diào)控斑馬魚胚胎發(fā)育的研究中發(fā)現(xiàn)，miRNA的結(jié)合位點(diǎn)不局限于靶mRNA的3′UTR，在靶基因的編碼序列和5′UTR中也存在let-7 miRNA的靶點(diǎn)，且都可以誘導(dǎo)特異性沉默反應(yīng)，表明miRNA引發(fā)的轉(zhuǎn)錄后基因抑制可能不具備位置依賴性。

miRNA通過這種短的堿基互補(bǔ)配對(duì)作用機(jī)制，在生物體的形態(tài)發(fā)生、組織發(fā)育、細(xì)胞凋亡、抗病毒感染和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等各種生命過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。1個(gè)miRNA可以潛在地調(diào)節(jié)數(shù)百種不同且獨(dú)立的特異性編碼基因的表達(dá)，而具有共同種子區(qū)的miRNAs調(diào)節(jié)相同的靶基因。迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個(gè)miRNAs，并且超過60%的人類蛋白編碼基因中至少包含一個(gè)保守的miRNA結(jié)合位點(diǎn)[2]。

2 miRNA調(diào)控機(jī)體抗病毒免疫應(yīng)答

病毒感染機(jī)體后，宿主會(huì)通過各種機(jī)制激活免疫系統(tǒng)以抵抗病原體入侵，發(fā)揮保護(hù)機(jī)體的作用。在病毒感染的過程中，會(huì)引發(fā)一系列細(xì)胞miRNAs表達(dá)譜變化，而這些差異表達(dá)的miRNAs在病毒侵染以及宿主免疫防御機(jī)制中起重要調(diào)節(jié)作用。一方面，大量miRNAs有助于宿主發(fā)揮免疫殺傷作用，清除被感染細(xì)胞或病毒；另一方面，一些異常表達(dá)的miRNAs也可協(xié)助病毒侵染宿主細(xì)胞、逃避宿主免疫機(jī)制或形成慢性感染。

2.1 miRNA調(diào)控機(jī)體的天然免疫應(yīng)答

有效識(shí)別病毒感染并觸發(fā)抗病毒先天免疫反應(yīng)對(duì)于宿主防御病毒感染至關(guān)重要。天然免疫反應(yīng)是機(jī)體在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中形成的一種免疫防御功能，是宿主抵御病原微生物入侵的第一道防線，其過程受到多種調(diào)控因子的嚴(yán)格調(diào)節(jié)，包括miRNA。研究表明，在病毒感染過程中，細(xì)胞miRNA表達(dá)譜快速發(fā)生變化，直接參與調(diào)控天然免疫反應(yīng)中的多種信號(hào)通路以及相關(guān)免疫細(xì)胞因子的表達(dá)，從而促進(jìn)或抑制宿主發(fā)揮抗病毒免疫機(jī)制。某些miRNAs在病毒感染機(jī)體后呈差異表達(dá)并直接調(diào)控TLRs、RLRs等細(xì)胞受體的轉(zhuǎn)錄水平，從而在起始階段控制整個(gè)免疫應(yīng)答的范圍和強(qiáng)度[25-26]。miRNA參與調(diào)控機(jī)體抗病毒天然免疫反應(yīng)主要是通過3個(gè)方面，一是靶向調(diào)控細(xì)胞受體；二是調(diào)控白細(xì)胞介素介導(dǎo)的信號(hào)通路；三是靶向調(diào)控干擾素信號(hào)通路。

2.1.1 miRNA靶向調(diào)控病毒感染細(xì)胞受體 病毒感染宿主的第一步是通過其表面的配體識(shí)別并結(jié)合相應(yīng)的細(xì)胞受體，從而侵染細(xì)胞。miRNAs廣泛參與調(diào)控機(jī)體細(xì)胞受體的表達(dá)，直接阻止病毒的侵入。Lodge等[27]研究發(fā)現(xiàn)，miR-221、miR-222靶向結(jié)合CD4病毒受體的3′UTR，并抑制其表達(dá)，從而干擾人類免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus-1，HIV-1)進(jìn)入巨噬細(xì)胞。另有研究發(fā)現(xiàn)，miR-221、miR-222可以直接靶向病毒基因組并通過抑制抗凋亡蛋白HMBOX1的表達(dá)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡進(jìn)而抑制豬肺泡巨噬細(xì)胞中禽流感病毒(AIV)的感染和復(fù)制[28]，表明同種miRNA在多種病毒感染引起的機(jī)體生物反應(yīng)過程中都起到重要調(diào)節(jié)作用。Lu等[29]研究發(fā)現(xiàn)miR-200家族成員，尤其miR-200c-3p是SARS-CoV-2宿主細(xì)胞受體ACE2調(diào)控的潛在miRNA靶點(diǎn)，其對(duì)于宿主抗SARS-CoV-2病毒具有積極調(diào)控作用。Kang等[30]研究發(fā)現(xiàn)，宿主miR-181通過靶向結(jié)合CD163基因的3′UTR下調(diào)血液?jiǎn)魏思?xì)胞和豬肺泡巨噬細(xì)胞(PAMs)中的豬繁殖與呼吸綜合征病毒(PRRSV)受體CD163，CD163的下調(diào)導(dǎo)致PRRSV進(jìn)入PAMs受阻，從而協(xié)助宿主抗PRRSV感染。這些研究均表明在病毒感染過程中，宿主miRNA差異表達(dá)可靶向抑制相應(yīng)的細(xì)胞受體來(lái)抵御病毒感染，發(fā)揮天然抗病毒免疫作用。

2.1.2 miRNA調(diào)控白細(xì)胞介素介導(dǎo)的信號(hào)通路 白細(xì)胞介素信號(hào)通路在病毒感染機(jī)體后介導(dǎo)炎癥反應(yīng)和激活宿主早期先天免疫應(yīng)答，在此過程中miRNA起著重要調(diào)節(jié)作用。Epstein-Barr virus (EBV)在感染過程中差異表達(dá)44種miRNAs，這些miRNAs參與細(xì)胞增殖、凋亡、免疫反應(yīng)等生物學(xué)過程。Skinner等[31]研究發(fā)現(xiàn)， EBV感染過程中，其編碼的miRBHRF1-2-5p靶向白介素-1受體1(IL-1 receptor 1)的3′UTR并抑制其表達(dá)，從而阻斷白介素-1介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，為EBV逃避宿主免疫抑制提供有利條件。Sarma等[32]通過試驗(yàn)證實(shí)，同正常肝組織相比，在丙型肝炎病毒(HCV)感染的患者中，miRNA-107和miRNA-449a特異性下調(diào)且均超過2倍，而趨化因子CCL2則顯著上調(diào)至10倍。上調(diào)內(nèi)源性miRNA-449a或miRNA-107表達(dá)可導(dǎo)致IL-6R(55%)和JAK1(67%)RNA和蛋白質(zhì)水平下調(diào)至2倍以上，表明HCV感染機(jī)體后下調(diào)細(xì)胞miRNA-107和miRNA-449a水平，從而調(diào)控兩種miRNAs的靶基因IL-6R表達(dá)并進(jìn)一步激活I(lǐng)L-6介導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)來(lái)促進(jìn)CCL2的表達(dá)，這可能會(huì)導(dǎo)致丙型肝炎病毒介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和誘導(dǎo)纖維化。

2.1.3 miRNA靶向調(diào)控干擾素介導(dǎo)的信號(hào)通路 目前，研究普遍認(rèn)為所有有核細(xì)胞的急性抗病毒功能都依賴于I型干擾素(IFN-I)途徑。IFN-I途徑包括對(duì)入侵病毒的感知、誘導(dǎo)IFN-I基因轉(zhuǎn)錄的特異性轉(zhuǎn)錄因子的激活、不同IFN-I的分泌及其被異二聚體IFN-α/β受體識(shí)別、JAK/STAT信號(hào)通路的激活，以及IFN刺激基因(ISGs)的轉(zhuǎn)錄[33]。病毒感染機(jī)體后，宿主細(xì)胞內(nèi)病毒傳感器和下游信號(hào)被激活，產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子和I/III型干擾素，這些細(xì)胞因子是在病毒感染和鄰近的細(xì)胞中形成天然抗病毒免疫體系的重要部分。

在病毒感染過程中，一些miRNAs通過靶向調(diào)控干擾素信號(hào)通路中的相關(guān)蛋白或直接抑制干擾素的產(chǎn)生，從而增強(qiáng)或減弱干擾素介導(dǎo)的抗病毒作用。在miRNA調(diào)控宿主抗病毒機(jī)制的研究中，報(bào)道較多的是miRNA通過調(diào)節(jié)宿主先天免疫應(yīng)答水平，如調(diào)控JAK/STAT、NF-κB等信號(hào)通路，影響干擾素(IFN)和炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而干擾病毒的復(fù)制[34-35]。仙臺(tái)病毒(SeV)、水泡性口炎病毒(VSV)感染的巨噬細(xì)胞與樹突狀細(xì)胞中，miR-466l的表達(dá)水平明顯上調(diào)，并且miR-466l直接靶向IFN-α1、-α2、-α4、-α8、-α10、-α13、-α16、-α17和-α21等多個(gè)IFN-α亞型3′UTRs中的ARE序列，從而顯著抑制IFN-α的產(chǎn)生，增強(qiáng)病毒復(fù)制[36]。III型干擾素包括IFN-λ1/2/3，在免疫系統(tǒng)中通過一種獨(dú)特的受體復(fù)合物來(lái)介導(dǎo)類似于IFN-I的抗病毒反應(yīng)。miRNA-548家族成員包括miR-548b-5p、miR-548c-5p、miR-548i、miR-548j和miR-548n，均被證實(shí)可以直接靶向IFN-λ1的3′UTR，從而干擾IFN-λ1的產(chǎn)生，如腸病毒-71(EV71)和VSV感染期間，細(xì)胞miR-548水平顯著下調(diào)，而過表達(dá)或抑制內(nèi)源性miR-548水平，則分別增強(qiáng)或減弱了這兩種病毒的復(fù)制，且抑制內(nèi)源性miR-548顯著增加了IFN-λ1的水平[37]。

miRNA除了直接靶向調(diào)控干擾素的產(chǎn)生參與細(xì)胞抗病毒活性，還可通過靶向干擾素信號(hào)通路中的相關(guān)蛋白而間接調(diào)控干擾素介導(dǎo)的抗病毒免疫機(jī)制。Yan等[38]發(fā)現(xiàn)，miR-221直接靶向細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子1(SOCS1)的3′UTR，并在mRNA和蛋白質(zhì)水平上抑制SOCS1的表達(dá)從而促進(jìn)IFN-I和干擾素刺激基因(ISG)的產(chǎn)生來(lái)抑制人巨細(xì)胞病毒(HCMV)復(fù)制。Li等[39]發(fā)現(xiàn)，柯薩奇病毒B3(CVB3)感染小鼠原代心肌細(xì)胞后，miR-30a明顯上調(diào)且直接靶向細(xì)胞中的三基序蛋白25(TRIM25)，抑制TRIM25表達(dá)和TRIM25介導(dǎo)的維甲酸誘導(dǎo)基因(RIG)-I泛素化過程，從而干擾IFN-β的激活和釋放，導(dǎo)致CVB3復(fù)制增強(qiáng)。HCV感染后上調(diào)宿主miR-125a，miR-125a能夠靶向抑制線粒體抗病毒信號(hào)蛋白(MAVS)和腫瘤壞死因子受體相關(guān)蛋白6 (TRAF6)的表達(dá)，從而負(fù)調(diào)控I型干擾素抗病毒信號(hào)通路，實(shí)現(xiàn)免疫逃避[40]。

病毒在感染過程中，不但誘導(dǎo)宿主細(xì)胞生成相應(yīng)的miRNAs，其自身也能編碼一些特殊的v-miRNAs參與調(diào)控干擾素信號(hào)通路。EBV感染機(jī)體后，可編碼超過40個(gè)成熟的v-miRNAs，雖然其中大部分v-miRNAs的功能目前還不清楚，但已有研究表明，多種v-miRNAs在EBV感染的早期階段調(diào)節(jié)干擾素的釋放及其信號(hào)傳導(dǎo)[41]。Hooykaas等[42]鑒定出EBV編碼的miR-BART16是一種新的病毒免疫逃避因子，其直接靶向IFN信號(hào)傳導(dǎo)中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄輔助激活因子CREB結(jié)合蛋白，從而在EBV轉(zhuǎn)化的B細(xì)胞和胃癌細(xì)胞中誘導(dǎo)CREB結(jié)合蛋白下調(diào)，抑制IFN-α刺激基因的產(chǎn)生，并阻礙IFN-α對(duì)潛在受感染細(xì)胞的抗增殖作用。

2.2 miRNA調(diào)控機(jī)體抗病毒適應(yīng)性免疫應(yīng)答

2.2.1 miRNA調(diào)控T淋巴細(xì)胞 病毒感染機(jī)體后會(huì)引發(fā)宿主免疫細(xì)胞中一些miRNAs表達(dá)譜發(fā)生改變，這些miRNAs通過靶向抑制信號(hào)通路的不同蛋白質(zhì)或分子在多種T淋巴細(xì)胞亞型的發(fā)育和分化中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[43-44]。研究發(fā)現(xiàn)，miR-146a參與調(diào)控T細(xì)胞活化[45]、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Treg)活性抑制[46]以及樹突狀細(xì)胞功能與穩(wěn)態(tài)等免疫反應(yīng)[47-48]。Lu等[49]證實(shí)，miR-146a可對(duì)Treg的免疫調(diào)節(jié)功能產(chǎn)生影響，在miR-146a缺失的情況下，其靶基因STAT1過度活化，破壞Treg介導(dǎo)的免疫耐受，使多器官受到炎癥損害，高表達(dá)的STAT1通過干擾細(xì)胞因子信號(hào)傳送阻抑物(suppressor of cytokine signaling，SOCS1)增強(qiáng)Th1細(xì)胞的作用。這證明miR-146a對(duì)STAT1的抑制作用可有效阻斷干擾素介導(dǎo)的Th1細(xì)胞殺傷效應(yīng)。CD8+T細(xì)胞的分化和應(yīng)答對(duì)宿主防御HIV-1至關(guān)重要。Jin等[50]發(fā)現(xiàn)，HIV-1感染患者CD8+T細(xì)胞中miR-155水平上調(diào)，且miR-155的表達(dá)水平與效應(yīng)細(xì)胞和記憶CD8+T細(xì)胞的百分比呈正相關(guān)，表明miR-155與CD8+T細(xì)胞分化有關(guān)。

2.2.2 miRNA調(diào)控B淋巴細(xì)胞 除了調(diào)控T淋巴細(xì)胞之外，病毒感染過程中miRNA也參與調(diào)節(jié)B細(xì)胞的分化與成熟過程，并在B細(xì)胞功能調(diào)控中具有重要作用。Kluiver和Chen[51]研究證明，在B細(xì)胞受體(B-cell receptor，BCR)刺激下，細(xì)胞中miR-150、miR-181a1b1和miR-17～92表達(dá)水平升高，致使細(xì)胞對(duì)抗IgM刺激誘導(dǎo)的生長(zhǎng)抑制敏感，表明miRNA參與BCR信號(hào)傳導(dǎo)，并在調(diào)節(jié)B細(xì)胞介導(dǎo)的耐受性和免疫過程中可能起到重要調(diào)節(jié)作用。B淋巴細(xì)胞誘導(dǎo)的成熟蛋白-1(BLIMP-1)和IFN調(diào)節(jié)蛋白-4(IRF-4)轉(zhuǎn)錄因子是漿細(xì)胞分化所必需的，研究表明miR-125b能夠直接靶向這兩種蛋白因子的3′UTR，抑制其表達(dá)，從而在B細(xì)胞的發(fā)育與功能中起重要負(fù)調(diào)控作用[52]。Chen等[53]通過生物信息學(xué)分析和報(bào)告基因驗(yàn)證確定了GRB2、SOS1、MALT1、RAC1和INPP5D等多個(gè)參與BCR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的EBV-miRNA靶標(biāo)分子，且研究表明，EBV-miR-BHRF1-2、BART9、BART17、BART2、BART18等多個(gè)EBV-miRNA可以在功能上明顯減弱通過BCR參與啟動(dòng)的信號(hào)事件，如NF-κB反應(yīng)以及抑制AP1(激活蛋白1)活性。此外，EBV-miRNA還通過調(diào)控BCR信號(hào)參與激活JNK(c-Jun N-terminal kinases)和p38，觸發(fā)絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信號(hào)，并調(diào)節(jié)激活蛋白1(AP1)家族轉(zhuǎn)錄因子JUN和ATF2的活性[52-54]。另有研究發(fā)現(xiàn)，EBV-miR-BART18-5p靶向MAP3K2 3′UTR，表明經(jīng)ATF2和c-Jun介導(dǎo)的下游轉(zhuǎn)錄可能受到抑制[55]。

圖2 miRNA調(diào)控病毒感染的相關(guān)通路

3 miRNA調(diào)控病毒復(fù)制

大量研究證明，miRNA在病毒感染過程中以直接或間接的方式參與調(diào)控病毒的復(fù)制。病毒感染后誘導(dǎo)宿主細(xì)胞中miRNAs表達(dá)譜顯著變化，這些差異表達(dá)的miRNAs在多個(gè)方面參與調(diào)控病毒復(fù)制，一方面通過調(diào)控免疫系統(tǒng)參與病毒復(fù)制，另一方面通過靶向特異性的細(xì)胞蛋白因子以及調(diào)控細(xì)胞凋亡等各信號(hào)通路，從而影響病毒復(fù)制。日本腦炎病毒(JEV)感染后顯著下調(diào)人小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(CHME3)中miR-432的表達(dá)[56]，HBV感染的肝癌細(xì)胞中，miR-802表達(dá)則顯著上調(diào)[57]。Xu等[58]發(fā)現(xiàn)，豬瘟病毒(CSFV)感染的豬臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中，miR-140水平被顯著抑制，miR-140靶基因Rab25水平升高，而在細(xì)胞中過表達(dá)miR-140則明顯降低Rab25蛋白表達(dá)且抑制CSFV復(fù)制。Sheng等[59]發(fā)現(xiàn)，HBV可以通過抑制其啟動(dòng)子活性來(lái)降低miR-101-3p水平，而下調(diào)的miR-101-3p通過靶向Rab5a宿主來(lái)促進(jìn)HBV復(fù)制以及肝癌細(xì)胞的增殖與遷移。豬繁殖與呼吸綜合征病毒 (PRRSV) 可以利用內(nèi)質(zhì)網(wǎng) (ER) 完成其RNA基因組復(fù)制、組裝和成熟。研究表明，PRRSV感染宿主后誘導(dǎo)miR-142-5p顯著上調(diào)并抑制其靶基因ER吞噬受體FAM134B表達(dá)，從而避免內(nèi)質(zhì)網(wǎng)被大量吞噬，促進(jìn)PRRSV在細(xì)胞中增殖[60]。

除了調(diào)控宿主細(xì)胞因子，miRNA通過靶向病毒基因組影響病毒在宿主細(xì)胞中增殖已在多項(xiàng)研究中被證實(shí)。宿主衍生的miRNA可以與HIV RNA結(jié)合，直接調(diào)控發(fā)病機(jī)制。Ahluwalia等[61]發(fā)現(xiàn)，miR-29a和miR-29b可能靶向抑制HIV早期表達(dá)的一種蛋白Nef (negative factor)，導(dǎo)致隨后的病毒載量下降。另有研究表明，miR-29對(duì)病毒增殖的抑制率高達(dá)60%，miR-133b、miR-138、miR-326、miR-149、miR-92a達(dá)到約40%。這些miRNAs可能靶向HIV編碼的5′LTR(miR-326)、env(miR-133b、miR-138)、gag(miR-149)和pol(miR-92a)，從而抑制病毒復(fù)制[62]。此外，Chen等[63]發(fā)現(xiàn)了miRNA對(duì)HIV的另一種調(diào)節(jié)形式，即miR-146a通過與病毒蛋白gag相互作用，從而阻斷病毒RNA介導(dǎo)的gag組裝，干擾病毒復(fù)制和傳染性。病毒編碼的v-miRNA在病毒復(fù)制中也具有重要作用。牛泡沫病毒(BFV)可以表達(dá)3種v-miRNAs(miR-BF1-3p、miR-BF1-5p、miR-BF2-3p)。BFV U3區(qū)miRNA盒的缺失減弱病毒復(fù)制，這表明BFV編碼的miRNA在病毒復(fù)制中發(fā)揮了重要作用[64]。ERK信號(hào)通路涉及逆轉(zhuǎn)錄病毒、冠狀病毒、痘病毒等多種病毒的生命周期，DUSP6是MAPK/ERK信號(hào)通路的負(fù)調(diào)節(jié)因子，也是ALV-miRNA-p19-01的靶標(biāo)基因。研究表明，禽白血病病毒(ALV-J)感染過程中，ALV-miRNA-p19-01通過直接靶向 DUSP6/ERK2信號(hào)途徑促進(jìn)細(xì)胞中ALV-J 復(fù)制[65]。

miRNAs靶蛋白通常是參與細(xì)胞生命活動(dòng)、腫瘤發(fā)育以及病毒增殖的關(guān)鍵因子。無(wú)論是宿主miRNA還是v-miRNA都是作用于相應(yīng)的靶蛋白在病毒生命周期中發(fā)揮作用，促進(jìn)病毒在細(xì)胞中增殖或抑制病毒復(fù)制與感染。1種miRNA可能靶向多種蛋白，調(diào)控不同的病毒，同種蛋白也可能對(duì)應(yīng)多種靶miRNAs?？傊幸饬x的miRNAs及靶基因在不斷被發(fā)掘，其在病毒復(fù)制中的調(diào)控機(jī)制也在逐漸被破譯，這為研究病毒致病機(jī)理以及開發(fā)抗病毒治療提供了更多的潛在策略。

4 展望

miRNA作為RNA干擾的一種重要機(jī)制，通過靶向干擾素信號(hào)通路、白介素信號(hào)通路、BCR/TCR信號(hào)通路等免疫的信號(hào)分子或其他具有生理意義的細(xì)胞因子，從而參與宿主抗病毒作用和調(diào)控病毒復(fù)制。對(duì)miRNA在病毒感染宿主后的調(diào)控機(jī)制研究不僅能夠揭示miRNA在免疫應(yīng)答、病毒復(fù)制過程中的相關(guān)作用，也為研究病毒致病機(jī)理、制定新型基因治療方案和制備抗病毒疫苗提供理論依據(jù)。

到目前為止，關(guān)于miRNA與病毒感染之間的調(diào)控機(jī)制研究大部分集中在miRNA、靶基因以及病毒復(fù)制三者之間的互作關(guān)系。近年來(lái)，miRNAs在許多疾病的診斷或預(yù)后的新工具中占有重要地位，如有研究建議使用bkv-miR-B1-5p作為生物標(biāo)記物來(lái)監(jiān)測(cè)病毒感染并預(yù)測(cè)腎移植患者的并發(fā)癥，bkv-miR-B1-5p水平可成為腎移植后BKPyV活躍復(fù)制的潛在特異性生物標(biāo)記物[66]。miRNA作為工具來(lái)修飾基因表達(dá)治療人類疾病以及制備新型疫苗已逐漸實(shí)現(xiàn)。在抗病毒治療中，miRNA顯示出低免疫原性，可在動(dòng)物建模體內(nèi)差異表達(dá)特定的miRNA進(jìn)行臨床試驗(yàn)驗(yàn)證其功能[67]。在miRNA抗病毒的相關(guān)治療研究雖也取得了一定進(jìn)展[68-69]，但關(guān)于miRNA靶基因與病毒毒性或活力之間的具體影響機(jī)制還研究甚少，多種miRNAs與靶基因在同種病毒感染期間的調(diào)控作用是否相互關(guān)聯(lián)，在研究1個(gè)miRNA或者靶蛋白的功能時(shí)，得出的結(jié)果中是否包含其他未知靶蛋白或靶miRNAs帶來(lái)的影響，這些也都還缺乏一定數(shù)據(jù)。在今后的研究中有必要考慮到這一點(diǎn)。隨著miRNA調(diào)控機(jī)制研究的不斷深入，多方位理解病毒的感染復(fù)制機(jī)制和機(jī)體的防御機(jī)制，使基于miRNA防治病毒感染成為可能。