前沿 | lncRNA MALAT1通過(guò)與蛋白結(jié)合促進(jìn)HIV-1的轉(zhuǎn)錄和感染

對(duì)于lncRNA這種非編碼RNA，相信各位都有了一定的了解，它是一類轉(zhuǎn)錄本長(zhǎng)度超過(guò)200nt、不編碼蛋白的RNA，可以作用于基因、mRNA、蛋白等，在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后、表觀等多層面上發(fā)揮調(diào)控作用，參與了基因表達(dá)的表觀遺傳控制、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因組印跡、免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞分化發(fā)育、病毒致病和腫瘤發(fā)生等多種生理和病理過(guò)程。

1.在基因上游啟動(dòng)子區(qū)轉(zhuǎn)錄，干擾下游基因的表達(dá)；

2.抑制RNA聚合酶II或介導(dǎo)染色質(zhì)重構(gòu)、組蛋白修飾，影響下游基因的表達(dá)；

3.與基因轉(zhuǎn)錄本形成互補(bǔ)雙鏈，干擾mRNA的剪切，形成不同的剪切形式；

4.與轉(zhuǎn)錄本形成互補(bǔ)雙鏈，在Dicer酶的作用下產(chǎn)生內(nèi)源性siRNA；

5.與特定蛋白質(zhì)結(jié)合，調(diào)節(jié)相應(yīng)蛋白的活性；

6.作為結(jié)構(gòu)組分與蛋白質(zhì)形成核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體；

7.結(jié)合到特定蛋白質(zhì)上，改變蛋白質(zhì)的細(xì)胞定位；

8.作為小分子RNA（如miRNA、piRNA）的前體分子。

 

對(duì)于lncRNA的作用機(jī)制，目前研究比較多的是在基因和mRNA層面，在與蛋白結(jié)合發(fā)揮調(diào)控作用方面相對(duì)少一些。近日發(fā)表在Nucleic Acids Res上的這篇文章中，作者在研究lncRNA參與HIV-1的復(fù)制和潛伏的分子機(jī)制時(shí)，發(fā)現(xiàn)lncRNA MALAT1通過(guò)與蛋白PRC2的結(jié)合，將EZH2從與HIV-1 LTR啟動(dòng)子的結(jié)合中分離出來(lái)，清除了PRC2 復(fù)合物介導(dǎo)的組蛋白H3第27位賴氨酸上的三甲基化（H3K27me3），進(jìn)而緩解了HIV-1轉(zhuǎn)錄的表觀遺傳沉默，促進(jìn)了HIV-1的轉(zhuǎn)錄和感染。

HIV-1依賴宿主機(jī)制完成其生命周期，鑒定調(diào)節(jié)HIV-1復(fù)制的宿主因子可能為新藥的開(kāi)發(fā)提供潛在靶點(diǎn)。

LncRNA是近年來(lái)備受關(guān)注的一類新的宿主因子，研究表明，lncRNA通過(guò)調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞機(jī)制來(lái)抑制或激活HIV-1的復(fù)制和潛伏。如lncRNA GAS5與microRNA-873相互作用抑制其對(duì)HIV-1復(fù)制的促進(jìn)活性。lncRNA?uc002yug.2通過(guò)促進(jìn)HIV-1 LTR驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)錄，增強(qiáng)HIV-1的復(fù)制，并從潛伏期重新激活HIV-1。從力學(xué)上看，uc002yug.2通過(guò)改變RUNX1 pre-mRNA的剪接上調(diào)Tat表達(dá)，下調(diào)轉(zhuǎn)錄抑制因子RUNX -1b和-1c的表達(dá)。

作者在HIV-1感染的CD4+ T細(xì)胞進(jìn)行了RNA-Seq分析，發(fā)現(xiàn)lncRNA MALAT1上調(diào)，之前的報(bào)道表明這個(gè)lncRNA與癌癥發(fā)病機(jī)制相關(guān)，可以作為轉(zhuǎn)移癌癥的預(yù)后生物標(biāo)志物和潛在治療靶點(diǎn)。而后也有研究發(fā)現(xiàn)，MALAT1在非癌細(xì)胞中也大量表達(dá)，在哺乳動(dòng)物中具有高度的保守性，參與多種生理、病理過(guò)程。特別是，MALAT1調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄和pre- mRNA的選擇性剪接，其在細(xì)胞核中特異表達(dá)，優(yōu)先定位于核散斑體，并與多個(gè)斑體富集蛋白有密切的相互作用。值得注意的是，MALAT1定位于含有活性基因的染色質(zhì)位點(diǎn)。它可能通過(guò)調(diào)控特定染色質(zhì)修飾物或轉(zhuǎn)錄因子向基因位點(diǎn)的募集來(lái)影響基因表達(dá)。

作者在此研究中發(fā)現(xiàn)MALAT1促進(jìn)了HIV-1的轉(zhuǎn)錄和感染，利用CRISPR/Cas9敲除MALAT1后，HIV-1 LTR驅(qū)動(dòng)的基因轉(zhuǎn)錄和病毒復(fù)制顯著降低。

在機(jī)制上，之前對(duì)于MALAT1促進(jìn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和腫瘤惡化的機(jī)制研究表明，MALAT1與PRC2復(fù)合物存在物理和功能的交互作用，MALAT1和兩個(gè)PRC2亞基之間的物理相互作用，即zeste2的增強(qiáng)子（EZH2）和zeste12同源基因的抑制子（SUZ12），增強(qiáng)EZH2介導(dǎo)的基因抑制、癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移，或MALAT1結(jié)合SUZ12或EZH2增加N-cadherin的表達(dá)，減少E-cadherin的表達(dá)，從而促進(jìn)腫瘤的惡化。

作者在這里發(fā)現(xiàn)MALAT1通過(guò)與PRC2的結(jié)合，將EZH2從與HIV-1 LTR啟動(dòng)子的結(jié)合中分離出來(lái)，從而清除了PRC2 復(fù)合物介導(dǎo)的組蛋白H3第27位賴氨酸上的三甲基化（H3K27me3），進(jìn)而緩解了HIV-1轉(zhuǎn)錄的表觀遺傳沉默。此外，用潛伏期逆轉(zhuǎn)劑（LRA）刺激HIV-1的再激活可誘導(dǎo)潛伏感染細(xì)胞中MALAT1的表達(dá)。成功的聯(lián)合抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（cART）的患者伴有MALAT1表達(dá)顯著減少，說(shuō)明MALAT1表達(dá)與HIV-1復(fù)制呈正相關(guān)。因此作者的研究確認(rèn)了MALAT1對(duì)HIV-1轉(zhuǎn)錄的促進(jìn)作用，且MALAT1可能是新療法的潛在靶點(diǎn)。

lncRNA?MALAT1作用機(jī)制示意圖

參考文獻(xiàn)原文下載鏈接：

https://pan.baidu.com/s/10qPDmrHm88x5Y4YhdVEHjA

提取碼: ck5c

 

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