病毒nod32

收稿日期:2018-06-04接受日期:2018-07-02国家自然科学基金(批准号:30700071)、山东省自然科学基金(批准号:ZR2017MC066)和山东省高等学校科技计划重点项目(批准号:J17KZ003)资助的课题*通讯作者.
Tel:0533-2780151,E-mail:acqx@163.
com;pangqiuxiang@163.
comReceived:June4,2018Accepted:July2,2018ThisworkwassupportedbytheNaturalScienceFoundationofChina(GrantNo.
30700071),theNaturalScienceFoundationofShandongProvince,China(GrantNo.
ZR2017MC066)andtheKeyScienceandTechnologyProjectinInstitutionsofHigherEducationofShandongProvince(GrantNo.
J17KZ003)*Correspondingauthors.
Tel:+86-533-2780151,E-mail:acqx@163.
com;pangqiuxiang@163.
com网络出版时间:2018-09-2914:15:11URL:http://kns.
cnki.
net/kcms/detail/31.
2035.
Q.
20180929.
1414.
012.
htmlRIG-I的基因结构、进化及功能李娜高丽丽郑康刘茜陈美栅李奥*庞秋香*(山东理工大学生命科学学院,淄博255049)摘要RIG-I(retinoicacid-induciblegene-I)是一种细胞质内识别病毒RNA的受体,广泛存在于多种组织和细胞中.
其结构上包括一个N-端的半胱天冬酶募集结构域(caspaserecruitmentdo-main,CARD)、RNA解旋酶结构(RNAhelicasedomain)和C-端调控或抑制结构域(C-terminalregula-toryorrepresseddomain,CTD/RD).
最近的研究发现,RIG-I除了具有抗病毒功能外,还参与抗菌、抗癌,调控细胞增殖、分化和凋亡等生物学过程.
为了更全面、系统地了解RIG-I,该文对RIG-I的基因结构、进化及功能进行了综述,以期为病原体感染和癌症的研究提供参考.
关键词RIG-I;进化;功能GeneStructure,EvolutionandFunctionofRIG-ILiNa,GaoLili,ZhengKang,LiuXi,ChenMeishan,LiAo*,PangQiuxiang*(SchoolofLifeSciences,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,China)AbstractRIG-I(retinoicacid-induciblegene-I)isareceptorthatrecognizesviralRNAinthecytoplasmandiswidelydistributedinmanytissuesandcells.
ItsstructureincludesanN-terminalcaspaserecruitmentdomain(CARD),RNAhelicasedomain,andC-terminalregulatoryorrepresseddomain(CTD/RD).
Recentstudieshavefoundthatinadditiontoitsantiviralfunction,RIG-Iisalsoinvolvedinantibacterial,anticancer,andregulatesbiologicalprocessessuchascellproliferation,differentiationandapoptosis.
Therefore,inordertounderstandRIG-Imoresystematically,thegenestructure,evolutionandfunctionofRIG-Iwerereviewedinthispaperinordertoprovidereferenceforthestudyofpathogeninfectionandcancer.
KeywordsRIG-I;evolution;function在漫长的物种进化过程中,为了防止各种病原体和内源性有害物质的入侵和攻击,生物有机体形成了自身独特的具有免疫监视、防御和调控作用的免疫系统.
免疫系统包括适应性免疫和先天免疫两大类,适应性免疫由活化的B细胞和T细胞介导,具有抗原特异性、多样性、记忆性和耐受性,而先天免疫是一种古老且普遍存在的防御系统[1].
先天免疫系统是机体防御细菌、病毒等病原体入侵的一道重要防线,其关键环节是对病原体的识别.
模式识别受体(patternrecognitionreceptors,PRRs)通过识别结构保守的病原体相关分子模式(pathogen-associatedmolecularpatterns,PAMPs)或综述1737损伤相关的分子模式(damage-associatedmolecularpatterns,DAMPs)触发机体产生一系列的免疫应答,激活相关的信号通路进而清除病原体[2].
PRRs广泛存在于脊椎动物和无脊椎动物中,包括Toll-样受体(Toll-likereceptors,TLRs)、C-型凝集素受体(C-typelectinreceptors,CLRs)等细胞表面的跨膜受体和几种细胞质内受体如RIG-I样受体(RIG-I-likereceptors,RLRs)、NOD-样受体(Nod-likereceptors,NLRs)以及新发现的细胞质内病毒DNA感受器[3-4].
这些受体普遍存在于巨噬细胞、树突状细胞和上皮细胞等多种细胞中,通过识别病原微生物表面高度保守的PAMPs或DAMPs触发机体的免疫反应[4].
RLRs是一类极为重要的细胞质内病毒RNA识别受体,主要由RIG-I(retinoicacid-induciblegene-I)、LGP2(laboratoryofgeneticsandphysiology2)和MDA5(melanomadifferentiation-associatedgene5)组成,通过激活干扰素信号通路启动抗病毒免疫反应.
目前,RLRs已经在很多脊椎动物(包括人[5]、鸭[6]以及斑马鱼[7]、草鱼[8]、虹鳟鱼[9]等硬骨鱼类)中被鉴定和研究.
此外,在脊索动物文昌鱼[10]和无脊椎动物太平洋牡蛎[11]中也发现了RLRs家族同源基因,并被证明具有与脊椎动物类似的抗病毒功能.
最近的研究发现,RIG-I在细胞的生命活动中还具有其他新的生物学功能[12-16].
例如,除识别病毒RNA外,在某些情况下RIG-I还可与各种内源性RNA如microRNAs、核内小RNA(smallnuclearRNAs,snRNA)和内源性逆转录病毒(endogenousretroviruses,ERVs)相互作用,参与许多重要的细胞活动,如癌细胞的增殖和转移以及T非依赖性B细胞活化[12,14,17-19].
此外,在急性髓细胞样白血病(acutemyeloidleukemia,AML)和肝细胞癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)中,RIG-I还具有肿瘤抑制基因的相关功能[13,15,20].
这些结果表明,RIG-I不仅是一种关键的胞质病毒传感器,在生物有机体的多种生命活动中也扮演着重要角色.
因此,本文主要描述了RIG-I的基因结构、进化及多种生物学功能,为更近一步研究其在生命活动中的功能机制奠定基础.
1RIG-I的基因结构与进化分析1997年,RIG-I基因首次在全反式维甲酸(all-transretinoicacid,ATRA)诱导的急性早幼粒细胞白血病(acutepromyelocyticleukemia,APL)细胞株NB4的分化过程中被发现,并且与ATRA诱导的粒细胞分化密切相关[21].
随后,在PAMPs刺激的多种类型的细胞中都发现RIG-I基因表达上调.
2004年,RLRs家族被鉴定为一类抗病毒先天免疫的模式识别受体,逐渐成为免疫学方面的研究热点[22].
RIG-I作为RLRs家族的一员,具有三个高度保守的结构域(图1):N-端两个串联的半胱天冬酶募集结构域(caspaserecruitmentdomains,CARDs)、DExD/H-boxRNA解旋酶结构域和C-端调节或抑制结构域(C-terminalregulatoryorrepresseddomain,CTD/RD).
其中,RNA解旋酶结构域具有ATP水解作用,与RD结构域共同参与病毒RNA的结合,而N-端两个串联的CARDs则主要负责下游信号通路的激活[23].
在正常情况下,RIG-I以一种无活性的抑制状态存在于细胞质中;当病毒感染时,RIG-I识别病毒RNA组分并以ATP依赖的方式发生水解作用,进而导致RIG-I构象RIG-I样受体由三个成员组成,分别是RIG-I、MDA5和LGP2.
除LGP2外,RIG-I和MDA5结构上包含三个高度保守的结构域,即一个N-端的半胱天冬酶募集结构域、RNA解旋酶结构域和一个C-端调节或抑制结构域.
TheRIG-I-likereceptorsiscomposedofthreemembers,namelyRIG-I,MDA5andLGP2.
InadditiontoLGP2,RIG-IandMDA5havethreehighlyconserveddomainsinstructure,includingaN-terminalcaspaserecruitmentdomain(CARD),RNAhelicasedomain(helicase)andaC-terminalregulatoryorrepresseddomain(RD).
图1RIG-I样受体的结构Fig.
1StructureofRIG-I-likereceptorfamilyHumanRIG-ICARDCARDCARDCARDHelicaseHelicaseHelicaseRDRDRDHumanMDA5HumanLGP21738改变,诱发其与线粒体表面的抗病毒信号转导蛋白(mitochondrialantiviralsignalingprotein,MAVS)相互作用,激活下游转录因子NF-κB和干扰素调节因子3(interferonregulatoryfactor3,IRF3),促进I型干扰素(interferon,IFN)及促炎症细胞因子的产生和抗病毒基因的表达[24].
MDA5与RIG-I在结构(图1)和功能上都表现出高度的相似性,主要参与细胞内双链RNA(double-strandedRNA,dsRNA)的识别和RNA病毒的免疫应答.
LGP2作为RLRs家族的第三个成员(图1),结构上缺少N-端的CARDs结构域,但包含与RIG-I相同的C-端抑制结构域.
研究发现,LGP2的RD结构域可竞争性的结合RIG-I和MDA5的配体,通过负调控IFN的生成来发挥抑制作用[25].
RIG-I基因在结构上具有高度的保守性,但其在不同物种中的进化还不清楚.
我们利用MEGA7.
0软件将NCBI上获得的不同物种RLRs同源基因的蛋白序列(表1),采用邻接法构建了系统进化树(图2).
我们发现,RLRs同源基因呈现有规律的成簇分布,被聚为RIG-I、LGP2和MDA5三大类.
三个分支中蛋白的进化历程都与物种进化地位相符,呈现由低等向高等进化的趋势,表明RLRs的各成员在物种进化过程中都具有高度保守的分子结构.
随后,利用DNASTAR软件中的Megalign程序对不同物种的RIG-I进行相似性分析.
如图3A所示,从鱼类(草鱼、鲤鱼、斑马鱼、大西洋鲑)至哺乳动物(智人、猕猴、小家鼠)的进化过程中,RIG-I蛋白序列的相似性基本在44.
2%~95.
7%;相比之下,无脊椎动物长牡蛎和紫色球海胆与哺乳动物RIG-I的相似性则较低,基本在25.
2%~26.
9%.
但是,RIG-I的RD结构域的多序列比对结果表明,在整个进化过程中,RD结构域都具有较高的保守性(图3B).
研究发现,各物种RIG-I的RD都包含四个高度保守的半胱氨酸残基(C810、C813、C864和C869),被证明是锌离子结合位点,而锌结合位点是RIG-I活化的关键功能元件且对二硫键的形成至关重要[23].
这四个保守的半胱氨酸残基中任何一个位点的突变都会降低锌离子的结合效率,导致RD与病毒RNA的结合能力降低或丧失,表明锌结合位点的完整性对于病毒的识别和结合是必不可少的.
此外,位于RD疏水区锌结合位点附近的C818也对病毒RNA的监测发挥重要作用.
除保守的半胱氨酸残基外,RD中多个较保守的带正电荷的氨基酸(K、H、R)也参与了病毒RNA的结合.
研究发现,单点或多点突变H830、K888和K858后,RD与5′-ppp病毒RNA的识别和结合能力显著降低甚至消失,表明这些保守的带正电荷的氨基酸在感应病毒RNA方面是不可或缺的[26].
表1本研究中使用的序列(所有序列均来自GenBank)Table1Sequencesusedinthisstudy(allthesequencesarefromGenBank)物种Species基因Genes序列号AccessionnumberHomosapiensRIG-I,MDA5,LGP2AAD19826.
1,AAG34368.
1,NP_077024.
2MusmusculusRIG-I,LGP2,MDA5AAS59532.
1,AAH29209.
1,ABO33314.
1MacacamulattaRIG-I,MDA5DQ673981.
1,ABI33114.
1XenopuslaevisRIG-IXP_002935717AnasplatyrhynchosMDA5,RIG-IAHW98927.
1,BAO25514.
1CairinamoschataLGP2AHA15372.
1GallusgallusMDA5,LGP2BAJ14020.
1,AEK21509.
1AnseranserRIG-IAEG75816.
1AnsercygnoidesLGP2AHA15373.
1OncorhynchusmykissMDA5CAZ27715.
1ParalichthysolivaceusMDA5,LGP2ADU87114.
1,ADM18136.
1SalmosalarRIG-I,MDA5NP_001157171.
1,AMS25626.
1CyprinuscarpioRIG-I,MDA5,LGP2JX649222.
1,AIX47136.
1,AIX47137.
1DaniorerioRIG-IAJZ72649.
1CtenopharyngodonidellaRIG-I,LGP2,MDA5JX649222.
1,AFQ93565.
1,AFC88291.
1StrongylocentrotuspurpuratusRIG-IXP_788029.
4CrassostreagigasRIG-IAGQ42556.
117392RIG-I的多种生物学功能RIG-I在物种进化过程中具有高度保守的分子结构,且在不同物种的多种组织细胞中都有表达,由此推断,RIG-I可能在生物体的多种生命活动中扮演着极为重要的角色.
当病毒侵染宿主时,RIG-I被激活并通过RD与病毒RNA的识别,促进I型IFNs和促炎细胞因子的分泌及抗病毒基因的表达,触发机体的抗病毒免疫应答.
目前对RIG-I的研究主要集中于高等脊椎动物,尤其是对人和小鼠RIG-I的报道居多,通过MAVS介导的信号通路参与多种病毒RNA和内源性RNA的识别,抑制病毒的复制.
除此之外,RIG-I还参与了抗菌以及细胞的增殖、分化和凋亡,在癌症的发生和发展过程中也扮演着极为重要的角色(图4).
2.
1RIG-I在识别外源病毒中的抗病毒功能在病原体感染过程中,PRRs通过特异性识别微生物表面高度保守的PAMPs或DAMPs,启动信号级联,触发机体的先天免疫反应.
多年来的研究发现,RIG-I是一个至关重要的胞质dsRNA感受器[22].
RIG-I可被多种病毒RNA激活,如甲型流感病毒(in-uenzaAvirus,IAV)、新城疫病毒(Newcastlediseasevirus)、仙台病毒(sendaivirus)、疱疹性口炎病毒(ve-sicularstomatitisvirus,VSV)、麻疹病(measlesvirus,MV)和丙型肝炎病毒(hepatitisCvirus,HCV),这些病毒都含有一个5′-ppp双链结构或富含poly-U/UC的该进化树使用MEGA7.
0软件,利用邻接法构建.
每个节点的值表示经1000次重复后产生的置信度百分比,线段(0.
1)表示遗传距离.
蓝色、红色和绿色分别表示不同物种RLRs的三个成员,即RIG-I、LGP2和MDA5.
TheevolutionarytreewasconstructedbyMEGA7.
0softwareandtheneighbor-joiningmethod.
Thevalueofeachnoderepresentedthepercentboot-strapcondencederivedfrom1000replicates,andthelinesegmentshowedgeneticdistance.
Blue,redandgreenrepresentedthethreemembersofRLRsindifferentspecies,namelyRIG-I,LGP2andMDA5.
图2RIG-I样受体的进化分析Fig.
2EvolutionanalysisofRIG-I-likereceptorsGallusgallusLGP2MusmusculusLGP2HomosapiensLGP2CairinamoschataLGP2AnsercygnoldesLGP2CtenopharyngodonidellaLGP2CyprinuscarpioLGP2ParalichthysolivaceusLGP2HomosapiensRIG-IMacacamulattaRIG-IMusmusculusRIG-IXenopuslaevisRIG-IAnasplatyrhynchosRIG-IAnseranserRIG-ICtenopharyngodonidellaRIG-ICyprinuscarpioRIG-IDaniorerioRIG-ISalmosalarRIG-ICrassostreagigasRIG-IHomosapiensMDA5MacacamulattaMDA5MusmusculusMDA5GallusgallusMDA5AnasplatyrhynchosMDA5ParalichthysdivaceusMDA5CtenopharyngodonidellaMDA5CyprinuscarpioMDA5OncorhynchusmykissMDA5SalmosalarMDA50.
1010010010010010010010010010010083100100100100100100955495100100100100100521740Percentidentity100.
0100.
0100.
0100.
072.
274.
773.
793.
9100.
025.
6100.
0100.
0100.
0100.
0100.
0100.
0100.
0100.
042.
726.
321.
328.
796.
797.
199.
454.
8100.
042.
927.
481.
528.
795.
595.
597.
458.
2100.
042.
325.
476.
276.
296.
396.
799.
059.
7100.
052.
025.
644.
144.
644.
295.
729.
192.
5100.
052.
425.
943.
444.
043.
576.
775.
993.
0100.
045.
125.
860.
959.
258.
545.
245.
645.
4100.
026.
123.
523.
624.
023.
926.
826.
925.
725.
053.
025.
244.
244.
644.
44.
528.
093.
5100.
01234567891012345678910AnseranserRIG-ICrassostreagigasRIG-ICtenopharyngodonidellaRIG-ICyprinuscarpioRIG-IDaniorerioRIG-IHomosapiensRIG-IMacacamulattaRIG-IMusmusculusRIG-ISalmosalarRIG-IStrongylocentrotuspurpuratusRIG-IDivergence(A)(B)1234567891012345678910876576888881878874874875900749933642947946937925925926961810AnseranserRIG-ICrassostreagigasRIG-ICtenopharyngodonidellaRIG-ICyprinuscarpioRIG-IDaniorerioRIG-IHomosapiensRIG-IMacacamulattaRIG-IMusmusculusRIG-ISalmosalarRIG-IStrongylocentrotuspurpuratusRIG-IAnseranserRIG-ICrassostreagigasRIG-ICtenopharyngodonidellaRIG-ICyprinuscarpioRIG-IDaniorerioRIG-IHomosapiensRIG-IMacacamulattaRIG-IMusmusculusRIG-ISalmosalarRIG-IStrongylocentrotuspurpuratusRIG-IA:不同物种RIG-I蛋白序列的相似性分析;B:不同物种RIG-I蛋白RD结构域的多序列比对.
红色和绿色阴影分别表示高度保守的半胱氨酸及带正电荷的氨基酸(K、H、R),黄色阴影表示相对保守的氨基酸.
A:similarityanalysisofRIG-Iproteinsequencesindifferentspecies;B:multiplesequencealignmentofRDdomainsofRIG-Iproteinsfromdifferentspecies.
Thehighlyconservedcysteinesandpositiveaminoacids(K,H,R)werehighlightedwithredandgreen,respectively,andyellowbackgroundrepresentedrelativelyconservedaminoacids.
图3RIG-I蛋白的保守性分析Fig.
3ConservativeanalysisofRIG-Iproteins增强了与IAV病毒粒子的亲和力,抑制了RIG-I对病毒RNA的识别及抗病毒防御[33].
综上所述,RIG-I在RNA识别中的可塑性将为揭示其他潜在的配体提供线索.
近年来,在脊椎和无脊椎动物中都有对RIG-I抗病毒功能的相关报道.
在病毒感染的小鼠中发现了一条新的抗病毒信号通路,即RIG-I样受体诱导IRF-3介导的凋亡通路(RIG-I-likereceptor-inducedIRF3mediatedpathwayofapoptosis,RIPA),IRF-3通过激活RIPA诱发抗病毒基因的表达,导致被感染细胞的过早凋亡,从而介导细胞的抗病毒免疫应答[34].
在敲除肌动蛋白结合蛋白Fascin1的人结肠癌细胞中,RIG-I在poly(I:C)刺激时呈现高表达,进而引起了IRF-7、IFN-β和干扰素诱导细胞因子IP-10的表达增强,显著抑制了癌细胞的生长、迁移和侵袭[35].
在鸭的脾脏和肝脏组织中,RIG-I在poly(I:C)刺激8小时后也呈现显著性的高表达[36].
RIG-I不仅在斑马双链[27].
最近的研究发现,除5′-ppp病毒RNA外,合成的5′-pp-dsRNA和呼肠孤病毒的5′-pp-dsRNA[28]也可以被RIG-I识别.
此外,RIG-I还可识别一些病毒的ssRNA,这种识别可能是因为病毒ssRNA含有高度互补的5′和3′序列,这些高度互补的序列可以形成短的具有完全平末端的双链结构[29].
在乙型肝炎病毒(hepatitisBvirus,HBV)中,RIG-I可竞争性地识别并结合pgRNA的50-ε茎环区,从而抑制其与HBV聚合酶的相互作用和病毒的复制[30].
在HCV基因组的3′-非翻译区发现了一个富含A/U的基序,是RIG-I高度识别HCV的关键结构单元[31].
此外,人免疫缺陷病毒(humanimmunodeciencyvirus,HIV)中5′-非编码区中几个富含A/U序列的茎环结构和未加帽的5′-pppRNA也可以被RIG-I识别[32].
有趣的是,一些病毒的突变体通过避免被RIG-I识别来逃避宿主的免疫防御系统.
例如,在IAV突变体中,聚合酶亚基PB2内的谷氨酸残基突变为赖氨酸残基(G627K)后,1741鱼的免疫相关组织(包括皮肤、肝脏和肠道)中有显著性的表达,在早期胚胎发育过程中也可被检测到,对其作用机制的进一步研究发现,RIG-I的CARD结构域可以明显地激活NF-κB和IFN信号通路,导致TNF-α、IL-8以及IFN诱导的Mx、干扰素刺激基因(interferonstimulatorygenes,ISGs)和Viperin的表达[7].
在牡蛎中,poly(I:C)刺激后RIG-I在血细胞中出现了显著性的高表达,而在其他的病原相关模式分子刺激时表达量无明显变化[11].
这些结果表明,从低等无脊椎到硬骨鱼和哺乳动物的进化过程中,RIG-I的抗病毒功能都是高度保守的.
2.
2RIG-I与内源性RNA的相互作用RIG-I除了识别病毒RNAs外也可以识别多种内源性RNAs.
例如,在乳腺癌(breastcancer,BrCa)细胞中,RIG-I可被由基质细胞释放的胞外体激活,而胞外体中存在大量的非编码RNA,参与RIG-I介导的干扰素信号通路[14].
近年来的研究发现,miR-136和miR-145也与RIG-I密切相关.
在H5N1和VSV感染的人肺上皮细胞中,miR-136表达量显著上调且与RIG-I相互作用,随后诱导IFN-β和IL-6表达,从而抑制了病毒的复制[18].
而miR-145与RIG-I的相互作用可刺激ISGs表达,触发骨髓间充质干细胞的脱靶免疫应答[17].
此外,内源性逆转录病毒(如ERVs和SINEs)还可以激活RIG-I.
在小鼠中,RIG-I通过BCR与TI-2抗原结合,通过激活NF-κB诱导ERVs的转录,促进T细胞非依赖的B细胞的活化,ERVs的转录又激活了细胞质中RIG-I和环GMP-AMP合成酶(cyclicGMP-AMPsynthase,cGAS)的表达,通过正反馈来调控IgM的产生[16].
综上结果表明,RIG-I识别配体范围的不断扩大,体现了其在宿主的先天免疫中具有的受体功能多样性.
2.
3RIG-I参与抗菌免疫反应目前,细菌感染也逐渐成为发病率和死亡率升高的主要成因.
然而,巨噬细胞对细菌的吞噬是其参与先天免疫应答的重要特征.
入侵宿主的病原体可被巨噬细胞上的多种细胞表面受体如Fcγ受体(Fcgammareceptors,FcγRs)和补体受体3(complementreceptor3,CR3)识别,激活RhoGTPase家族的不同成员,导致肌动蛋白细胞骨架的动态快速重组并聚合形成伪足来吞噬病原体[37].
除此之外,高等脊椎动物RIG-I蛋白被发现不仅具有抗病毒功能,在抗菌免疫应答过程中也发挥了重要作用.
先前的研究发现,RIG-I敲除小鼠与野生型小鼠相比更容易感染大肠杆菌,其在TLRs介导的巨噬细胞吞噬过程中也扮图4RIG-I的生物学功能Fig.
4BiologicalfunctionsofRIG-IMultiplebiologicalfunctionsofRIG-IAntiviralfunctionsRecognizevariousexogenousvirusRNA(IAV,HIV-1,HCV,MV,VSV,poly(I:C),Newcastlediseasevirus,Sendaivirus,Reovirus)RecognizeendogenousRNA(ERVs,SINEs,microRNAs)Regulatetheprocessofmacrophageproliferation,apoptosisandcytokinesecretioninducedbyLPSParticipateininnateimmuneresponsesininvertebratesTheseRNAsparticipateintheRIG-I-mediatedIFNsignalingpathwayRIG-IinteractwithF-actin,andparticipateinthephagocytosisofmacrophagesmediatedbyTLRsParticipateinmyeloidtissueandgranulocyteInhibittheproliferationanddifferentiationofmyeloidandleukemiccellsInducetheapoptosisofvirusinfectedcellsPromotetheactivationofTcell-independentBcellsRegulatetheoccurrenceandprogressofHCCPromotethecellgrowthandcarcinogenesisinpancreaticductaladenocarcinomaandbreastcancerInhibitthegrowtharrestandselectiveapoptosisofhumancolorectalcancercellsandprostatecancercellsAntibacterialfunctionsTissuesandcellsdevelopmentCancerdevelopment1742演着重要角色[38].
在LPS刺激时,RIG-I在巨噬细胞中的表达量显著升高,并通过N-端的CARDs与细胞骨架蛋白F-actin相互作用,定位在巨噬细胞和非极化上皮细胞的膜皱褶部位[38-39].
紧接着,RIG-I的敲除又会导致LPS诱导的巨噬细胞突起的缺失,抑制细胞内GTPaseCdc42/Rac1的激活、肌动蛋白的聚合以及肌动蛋白调节因子Arp2/3的招募,进而影响LPS诱导的巨噬细胞对细菌的吞噬过程[38].
进一步的研究发现,RIG-I还在LPS诱导的巨噬细胞增殖、凋亡及细胞因子分泌等生物学过程中发挥着关键作用[40].
在LPS刺激的AKT-mTOR信号通路中,RIG-I激活AKT及其下游蛋白(p-38、NF-κB和Bcl-xL),促进巨噬细胞的增殖及巨噬细胞中多种细胞因子(TNF-α、IL-10、IL-1和IL-6)的表达和分泌,抑制巨噬细胞的凋亡,从而增强了巨噬细胞对细菌的吞噬作用[40].
随着RNA测序技术的不断发展,RIG-I被发现同样存在于低等无脊椎动物东亚三角涡虫中,在LPS和PGN诱导时均有明显的高表达[41].
综上结果表明,RIG-I在脊椎和无脊椎动物的先天免疫中都具有保守的抗菌功能.
2.
4RIG-I在细胞发育和癌症中的功能多样性最初的研究发现,RIG-I基因在ATRA诱导的APL细胞分化过程中起调节作用.
随后,在RIG-I缺陷型小鼠中发现,骨髓组织的生成尤其是粒细胞的生成受到影响,导致进行性骨髓增殖紊乱,由此证明RIG-I是骨髓发育中的一个重要的调节因子[12].
接着对其潜在机制的研究显示,RIG-I通过下调IFN共有序列结合蛋白(IFNconsensussequencebindingpro-tein,ICSBP)的表达水平来调节粒细胞的增殖和存活,而ICSBP是一个重要的调节髓系细胞分化的转录因子[13].
同时,在RIG-I缺陷型小鼠中发现,AML的发生率随着ICSBP表达水平的下降而升高,因此,RIG-I被鉴定为是一个肿瘤抑制基因.
此外,RIG-I还可以通过竞争性地与信号传导与转录活化因子1(signaltransducersandactivatorsoftranscription1,STAT1)中SH2-TA的结合来增强多种ISGs的表达,更大程度地抑制了IFN诱导的白血病细胞的分化和增殖[13].
同时,HCC中的RIG-I也具有类似的功能,可诱导下游ISGs及凋亡相关基因的高表达,进而控制HCC的发生和进展[15].
随着研究的不断深入,RIG-I在限制髓系祖细胞和白血病细胞增殖的过程中还有另一种作用机制,即RIG-I通过与Src蛋白直接相互作用抑制了AKT-mTOR通路的信号转导[20].
miR-545可通过靶向下调RIG-I的表达而激活PI3K/Akt信号通路,促进HCC的发生、发展[42].
然而,在胰腺导管腺癌(ductaladenocarcinomaofpancreas,PDAC)中,miR-545介导的RIG-I下调却促进肿瘤细胞生长,但其作用机制仍不清楚[43].
RIG-I的抗肿瘤能力已在种类繁多的癌细胞中被证实.
例如,在人大肠癌细胞(HCT116)中,RIG-I可被snRNAU1/2激活,在细胞被电离辐射(ionizingradiation,IR)刺激时从细胞核转移到细胞质中,最终导致肿瘤细胞死亡[19].
在前列腺癌细胞中,转染灭活的仙台病毒可以激活MAVS介导的RIG-I信号通路,诱导干扰素分泌和一系列ISGs的表达,进而导致癌细胞的选择性凋亡[44].
同时,在胰腺癌中,合成的小分子干扰核糖核酸(smallinterferingRNA,siRNA)可通过激活RIG-I来发挥抗肿瘤效果[45].
3总结与展望综上所述,在物种进化过程中,RIG-I的分子结构和抗病毒功能都具有高度保守性.
RIG-I除了参与外源病毒RNAs的识别外,还可检测多种内源性RNAs,触发机体的先天免疫反应.
RIG-I还参与了TLRs介导的细菌的吞噬、多种不同类型细胞的生命活动(包括细胞的增殖、分化和凋亡)以及癌症的发生和发展.
目前,对于RIG-I的研究主要集中于脊椎动物,在无脊椎动物中研究较少.
先天免疫系统对于无脊椎动物来说是至关重要且不可或缺的,因此,对于RIG-I在无脊椎先天免疫系统中其他功能和机制的深入探索将为脊椎动物的研究奠定基础.
进一步的研究将集中于探究RIG-I多样化功能的精确作用机制,以及RIG-I在不同生物过程之间的关联.
这些研究将有助于增进我们对RIG-I参与的多种生物学过程和疾病的了解.
全面了解RIG-I在生物体中的作用机制,将为病原体感染和癌症的预防和治疗提供潜在的药物靶点.
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