Roll av alternativ skarvning i reglering av värdrespons på viral infektion

AbstraktVikten av transkriptionell reglering av värdgener i medfödd immunitet mot virusinfektion har blivit allmänt erkänd. På senare tid har post-transkriptionella regleringsmekanismer vunnit uppskattning som ett ytterligare och viktigt lager av reglering för att finjustera värdens immunsvar. Här granskar vi den funktionella betydelsen av alternativ splitsning i medfödda immunsvar på virusinfektion. Vi beskriver hur flera centrala komponenter i typ I och III interferonvägarna kodar för splitsade isoformer för att reglera IFN-aktivering och funktion. Dessutom diskuteras de funktionella rollerna för splitsningsfaktorer och modulatorer i antiviral immunitet. Slutligen diskuterar vi hur celldödsvägar regleras av alternativ splitsning såväl som den potentiella rollen av denna förordning på värdimmunitet och virusinfektion. Sammantaget belyser dessa studier vikten av RNA-skarvning för att reglera interaktioner mellan värd och virus och föreslår en roll i att nedreglera antiviral medfödd immunitet; detta kan vara avgörande för att förhindra patologisk inflammation.

Nyckelord: alternativ skarvning; antiviralt svar; medfödd immunitet; celldödsvägar

cistanche tillägg fördelar-hur man stärker immunförsvaret

1. Introduktion

Värdens svar på virusinfektion är mångfacetterat och innefattar induktion av ett antiviralt transkriptionsprogram, inklusive uttryck av interferoner (IFN) och cytokiner, och aktivering av celldödsvägar (apoptos, nekroptos och pyroptos). Bland dessa vägar är många steg hårt reglerade på flera nivåer för att säkerställa vävnadshomeostas. I denna recension diskuterar vi de funktionella rollerna för alternativ splitsning och olika splitsade isoformer för att forma värdimmunitet mot virusinfektion. Pre-messenger RNA-splitsning är ett viktigt RNA-mognadssteg som involverar sammanfogning av exoner och avlägsnande av introner. Den överväldigande majoriteten av transkript som produceras av RNA-polymeras II (RNAP II), inklusive de flesta mRNA, innehåller introner och måste därför splitsas. Splitsning utförs i cellkärnor av en av två makromolekylära ribonukleoproteinkomplex, kända som huvud- och mindre splitsosomer [1]. Det uppskattas att mer än 90% av de uttryckta mänskliga generna genomgår alternativ splitsning (AS) [2], vilket gör det möjligt för enstaka gener att generera flera distinkta mRNA som kan koda för distinkta proteiner, vilket i hög grad utökar proteomkomplexiteten. Många typer av AS-händelser har beskrivits, och de inkluderar främst kassettexoner, ömsesidigt uteslutande exoner, alternativ 50 splitsningsplatsanvändning, alternativ 30 splitsningsplatsanvändning och intronretention. Som händelser kan regleras på ett spatiotemporalt beroende sätt [1] genom den kombinerade verkan av cis-element (t.ex. exon splitsningsförstärkare (ESE)) och trans-faktorer (t.ex. RNA-bindande proteiner) [3]. Avvikande splitsning har kopplats till många sjukdomar [4,5], vilket ytterligare understryker vikten av denna mycket reglerade process. AS- och mRNA-isoformer spelar viktiga roller i praktiskt taget alla cellulära processer och vägar, och det är därför inte förvånande att båda har noterats vara kritiska för ett effektivt antiviralt svar.

cistanche tubulosa-förbättra immunförsvaret

2. Alternativ RNA-splitsning och dess isoformer i typ I och III IFN-svar

Det antivirala svaret initieras när cellulära mönsterigenkänningsreceptorer (PRR) detekterar patogenassocierade molekylära mönster (PAMP). Cytosolisk retinsyrainducerbar gen I (RIG-I) och melanomdifferentieringsassocierat protein 5 (MDA-5) känner av dubbelsträngat RNA (dsRNA) (RIG-I detekterar specifikt 50 -trifosfat eller {{8} }}difosfat av RNA-molekyler) och genomgår konformationsförändringar för att associeras med det nedströms mitokondriella antivirala signalproteinet (MAVS). Därefter associerar MAVS med TANK Binding Kinase 1 (TBK1) och I-kappa-B kinase epsilon (IKKε), vilket främjar fosforyleringen av interferon regulatorisk faktor 3 (IRF3) och interferon regulatorisk faktor 7 (IRF7). Dessa två transkriptionsfaktorer translokerar till kärnan och driver transkriptionen och produktionen av typ I och typ III interferon (IFN) mRNA. Den cytosoliska DNA-sensorn, cykliskt GMP-AMP-syntas (cGAS), kan detektera DNA i cytoplasman som PAMP, när DNA-virus infekterar celler och producerar den cykliska dinukleotiden 20,30 -cyklisk GMP-AMP (20,{{21 }}cGAMP) [6]. Denna sekundära budbärare aktiverar i sin tur den ER-bosatta stimulatorn av interferongener (STING) och leder till TBK1-beroende IRF3-fosforylering för typ I- och III-IFN-produktion. Det är viktigt att notera att cGAS har visat sig också svara på RNA-virusinfektion, troligen på grund av cytoplasmatisk frisättning av värdmitokondrie-DNA [7]. Dessutom kan membranbunden Toll-like receptor 3 (TLR3) känna igen dsRNA i de endosomala avdelningarna. Liganddetektering av TLR3 utlöser dess association med den TIR-domäninnehållande adapterinducerande interferon-(TRIF)-adaptern och inducerar TBK1/IKKε-beroende IRF3-fosforylering. Alla dessa processer kulminerar i transkriptionell induktion av IFN-gener av typ I och III och produktionen av dessa IFN (Figur 1).

Figur 1. Alternativ splitsning i värdtyp I och typ III IFN-svar. AS-isoformer som uppreglerar det antivirala svaret visas i grönt, och de som nedreglerar det antivirala svaret visas i rött.

Nysyntetiserade typ I och III IFN utsöndras och aktiverar nedströms signalering på både autokrina och parakrinberoende sätt. Dessa två klasser av IFN binder till olika membranreceptorer. Typ I IFN binder till interferon alfa och beta receptor subenheter 1 och 2 (IFNAR1 och IFNAR2), medan typ III IFN använder interferon lambda receptor 1 (IFNLR1) och interleukin 10 receptor subenhet beta (IL10-RB) [8 ]. När dessa receptorer binder till sina ligander, rekryterar konformationsförändringar intracellulära kinaser som därefter fosforylerar signalomvandlaren och aktivatorn för transkription 1 (STAT1) och signalomvandlaren och aktivatorn för transkription 2 (STAT2). Fosforylerad STAT1 och STAT2 associerar med interferonregulatorfaktor 9 (IRF9) för att bilda ISGF3-komplexet som translokerar till kärnan och aktiverar hundratals IFN-stimulerade gener (ISG) för att etablera ett cellulärt antiviralt tillstånd. PRR-gener kodar för flera splitsningsvarianter för att reglera deras funktioner. En splitsningsvariant av RIG-I som saknar exon 2 har rapporterats uttryckas tillsammans med isoformen i full längd efter IFN-behandling och Sendai-virus (SeV)-infektion [9]. Denna splitsningsvariant har en deletion i sin N-terminala CARD-domän, och denna deletion förhindrar RIG-I ubiquitination genom trepartsmotiv innehållande 25 (TRIM25), en förutsättning för RIG-I-aktivering. Som ett resultat visade sig denna skarvvariant fungera som en dominant negativ form av RIG-I. Ektopiskt uttryck av denna RIG-I-splitsvariant hämmar SeV-inducerad IFN-transkription. TLR3 visade sig ha flera isoformer [10,11]. En isoform som saknar transmembrandomänen och det mesta av den ursprungliga intracellulära TIR-domänen spelar en hämmande roll i IFN-svaret [10]. De negativa regulatoriska effekterna av denna TLR3-isoform kan orsakas av konkurrens för ligandbindning eftersom denna TLR3-isoform har dsRNA-bindningsställen, medan den saknar den cytoplasmatiska TIR-domänen som krävs för signaltransduktion. Dessa PRR-isoformer antyder förekomsten av en negativ återkopplingsslinga som finjusterar det antivirala IFN-svaret. Nyckelsignaleffektorproteiner nedströms de virala sensorerna i typ I- och typ III-svar uttrycker också olika AS-isoformer, och många av dem verkar på ett dominerande negativt sätt. Flera isoformer av MAVS observerades: MAVS 1a, 1b och 1c [12]. MAVS 1a produceras från exon 2-hoppning och kodar för en trunkerad MAVS på grund av ett för tidigt stoppkodon. Detta trunkerade protein har en intakt N-terminal CARD-domän och dess överuttryck blockerar IFN-transkription, förmodligen genom att binda TNF-receptorassocierade faktor 2-proteiner (TRAF2). MAVS1b, som saknar exon3, kodar också för ett trunkerat protein av ett för tidigt stoppkodon på grund av ramförskjutningen. Denna MAVS1b kan emellertid aktivera IFN-transkription och hämma replikation av vesikulär stomatitvirus (VSV), vilket antyder en dubbelriktad mekanism genom vilken MAVS-aktivitet regleras. Dessutom har STING, cGAS nedströms effektorn, en skarvad isoform, kallad MRP [13]. Jämfört med STING innehåller MRP inte exon 7 och har därför inte en C-terminal TBK1-interagerande domän. Det visades att MRP kan dimerisera med STING och blockera STING-TBK1-interaktion. Denna interferens i STING-TBK-associationen förklarar varför MRP hämmar STING-medierad IFN-transkription. I linje med detta fynd minskar MRP knock-down VSV-replikering, förmodligen genom att avtrycka värd IFN-svar. Spännande nog, även om MRP blockerar den STING-medierade IFN-signalvägen som induceras av SeV-infektion, förstärker MRP det herpes simplex-virus typ 1 (HSV-1)-inducerat IFN-svar. Således verkar det som om MRP spelar olika roller som svar på RNA- och DNA-virusinfektioner. TRIF är en kritisk adapter för den TLR3-initierade signalvägen. En splitsningsvariant som saknar en central TIR-domän, kallad TRIS, observerades i ett brett spektrum av cellinjer [14]. Tidigare studier har visat att TRIF är associerat med TLR3 genom sina respektive TIR-domäner [15]; därför skulle en TIR-defekt TRIS förväntas fungera som en hämmare av TLR3-förmedlad signalering. Emellertid aktiverar TRIS-överuttryck, även om det är i mindre grad än TRIF, IFN-transkription och nedbrytning av TRIS-reducerad poly (I: C)-inducerad IFN-transkription. Dessa resultat tyder på en överraskande, men ändå icke-redundant, roll för TRIS i TLR3-förmedlad signalering. Tumörnekrosfaktorreceptorassocierad faktor 3 (TRAF3) är ett accessoriskt protein i RIG-I-MAVS-vägar och genomgår AS i T-celler [16]. Denna exon 8-hoppningshändelse i TRAF3 förmedlas främst av CUGBP ElavLike Family Member 2 (CELF2) och heterogena nukleära ribonukleoprotein C (hnRNP C) proteiner [17]. Icke desto mindre återstår det att fastställa vilken roll denna AS-händelse spelar i värdens antivirala svar.

cistanche tillägg fördelar-öka immunitet

Nya splitsade isoformer av TBK1 och IKKε har också identifierats spela negativa reglerande roller under IFN-svaret. TBK1s, en TBK1 splitsad transkriptvariant, saknar exon 3–6, som kodar för en serin/treoninkinasdomän som förmedlar IRF3- och IRF7-fosforylering. Ytterligare funktionella och biokemiska analyser visar att TBK1s hämmar IFN-transkription genom att blockera interaktionen mellan RIG-I och MAVS [18]. Spännande nog uttrycks TBK1 inte rikligt i oinfekterade celler. Vid SeV-infektion, särskilt vid senare tidpunkter, blir TBK1-uttryck mer framträdande. Denna fördröjda uppreglering tyder på att cellerna har utvecklat en strategi för att negativt reglera IFN-aktivering när en virusinfektion väl är borta. Dessutom observeras en splitsad isoform vid infektion med influensa A-virus (IAV), men dess funktionella betydelse återstår att karakterisera [19]. När det gäller IKKε uttrycker denna gen två splitsade varianter, IKKε sv1 och IKKε sv2, som skiljer sig åt i karboxylregionerna, jämfört med fullängds IKKε [20]. Både IKKε sv1 och sv2 bildar dimerer med fullängds IKKε och hämmar fullängds IKKε-inducerad IRF3-signalering, inklusive dess roll i att främja antiviral aktivitet. Intressant nog observerades Denguevirus (DENV) infektion uppreglera uttrycket av dessa två isoformer [21], vilket tyder på att detta flavivirus har utvecklat förmågan att störa medfödd immunitet genom att reglera AS. Flera isoformer av IRF3 och IRF7 har karakteriserats i däggdjur. IRF3a är en IRF3 AS-variant [22,23] som använder ett alternativt exon 3a och producerar ett N-terminalt trunkerat protein på grund av användningen av ett annat startkodon. IRF3a har inte en funktionell DNA-bindande domän och misslyckas därför med att binda till IFN-promotorn. Därför hämmar IRF3a IRF3 transkriptionsaktivitet [22]. Den andra splitsade isoformen, IRF3-CL, är ett transkript som härletts från ett alternativt 30 splitsningsställe, 16 nukleotider uppströms om exon 7 av det huvudsakliga IRF3-transkriptet [24]. IRF3-CL delar den N-terminala regionen med IRF3 men skiljer sig vid C-terminalen. Denna isoform reglerar negativt IRF3-aktivitet och uttrycks överallt. Däremot är uttryck av IRF3-nirs3 begränsat till specifika vävnader [25]. Denna isoform verkar uttryckas i humana hepatocellulära karcinomceller, men inte i primära humana hepatocyter. IRF-nirs3-transkript innehåller inte exon 6, och denna uteslutning resulterar i ett protein som saknar den centrala IRF-associationsdomänen, vilket är avgörande för dess homodimerisering eller heterodimerisering med IRF3 eller andra IRF. Som väntat undertryckte överuttrycket av IRF3-nirs3 IFN-transkription och underlättade viral replikation [25]. Ytterligare IRF3-skarvade isoformer identifieras med olika grader av förmåga att hämma IRF3-förmedlad IFN-transkriptionell aktivering [26]. Slutligen visades heterogena nukleära ribonukleoprotein A1(hnRNPA1) och serin- och argininrik splitsningsfaktor 1 (SRSF1) främja inkluderingen av exon 2 och exon 3 av IRF3 och generera den fullängds IRF3 som krävs för IFN- transkriptionell aktivering [27]. Utarmning av antingen hnRNPA1 eller SRSF1 orsakar en minskning av poly (I:C) inducerad IFN-aktivering. På senare tid har IRF7-uttryck visat sig regleras av intronretentionsmekanismen genom BUD13-proteinet [28]. BUD13 undertrycker intron 4-retention i IRF7-transkriptet. Som ett resultat produceras ett moget IRF7-transkript och IRF7-proteinet översätts för att stödja IFN-svaret. Till stöd för denna observation ökar nedbrytningen av BUD13 intronretentionen av IRF7-transkriptet, som tycks brytas ned via nonsens-medierat förfall (NMD). Följaktligen reduceras IRF7-proteinnivån för att underlätta viral replikation [28]. Flera andra IRF7-transkriptvarianter har rapporterats, och några kan induceras av respiratoriskt syncytialvirus (RSV)-infektion [29,30]. De flesta IFN-gener av typ I är intronlösa, medan IFN-gener av typ III vanligtvis har flera introner, vilket tyder på en potentiell regleringsmekanism av AS. En nyligen upptäckt IFNL4, en typ III IFN, kodas av en gen som består av fem exoner, och flera transkriptvarianter har observerats [31]. Funktionell karakterisering visar att fullängds IFNL4 isoformer, men inte kortare, uppvisar antiviral aktivitet [32]. Överraskande nog är genetiska varianter i exon 1 som negativt korrelerar med uttrycket av funktionell IFNL4 associerade med hepatit C-virus (HCV) clearance [31,33]. Typ I- och III-IFN-proteiner utövar sina funktioner (t.ex. utlöser produktionen av antivirala ISG) genom att binda till sina respektive receptorer, som uttrycks som olika isoformer. IFNAR1 och IFNAR2 bildar ett receptorkomplex för typ I IFN, och IFNAR2 producerar tre mRNA AS-varianter, inklusive två membranbundna isoformer (IFNAR2b och 2c) och en löslig isoform (IFNAR2a) [34]. Transfektion av humant IFNAR1 och IFNAR2c, men inte IFNAR2b, rekonstituerade det antivirala IFN-svaret [35]. Detta överensstämmer med uppgifterna om att IFNAR2b kan fungera som en dominant, negativ regulator av IFN-svar [36]. Flera splitsningsvarianter av IFNLR1, med vilka IL-10RB bildar typ III IFN-receptorn, har beskrivits i mänskliga celler [37–39]. Membranbunden IFNLR1 är en funktionell receptorsubenhet, medan en löslig splitsad isoform, som saknar exon 6-kodande transmembrandomän, fungerar som en dominant negativ form. Tillägget av rekombinant lösligt IFNLR1 reducerade typ III IFNs-inducerad ISG-transkription i perifera mononukleära blodceller (PBMC) och i Huh7.5-celler [40]. Efter bindningen av typ I- och III-IFN till deras receptorer, translokeras fosforylerad STAT1 och STAT2 slutligen till kärnan som driver ISG-uttrycket. STAT1 har två isoformer [41], alfa och beta, som skiljer sig åt i den C-terminala transaktiveringsdomänen. Inledningsvis ansågs STAT1 alfa vara den enda funktionella isoformen, och STAT1 beta fungerar förmodligen som en dominerande negativ regulator [42,43]. Ändå tyder nyare studier på att STAT1 alfa och beta aktiverar en överlappande, men icke-redundant, uppsättning gener som är viktiga för att reglera immunitet [44]. Förutom dessa två isoformer, associerar Epstein-Barr-virus (EBV) SM-proteiner med värdsplitsningsfaktorn SRSF3 och främjar användningen av en kryptisk 50 splitsningsplats, vilket genererar STAT1 alfa0-transkriptvarianten [45,46]. Rollen för STAT1 alfa0-transkriptet, och om det är översatt eller inte, är ännu oklart. Med tanke på betydelsen av STAT1 och STAT2 för att driva ISG-uttryck för att etablera ett antiviralt tillstånd, har avvikande splitsning av dessa gener kopplats till nedsatt immunitet och allvarlig virussjukdom [47-49]. Till exempel resulterar homozygot mutation som leder till att STAT1 exon 3 hoppar över i dess reducerade uttryck och fosforylering. Patienter som är homozygota för denna mutation visar djup känslighet för infektion [49]. En mutation i intron 4 av STAT2 orsakar avvikande splitsning och resulterar förmodligen i NMD. STAT2-proteinuttryck kan inte detekteras i homozygota patientceller, och det exogena uttrycket av STAT2 räddar fenotypen och inducerar ett antiviralt tillstånd [48]. Bevis som visar att ISG-funktionen regleras av AS börjar dyka upp. OAS1 är en nyckelkomponent i RNaseL 2-5ett antiviralt system. En färsk rapport visar att genen Oas1g (en mushomolog av human OAS1) har ett alternativt 50 splitsningsställe i intronet mellan exon 3 och exon 4, och användningen av denna alternativa 50 splitsning leder till en icke-funktionell mRNA-variant som är avsedda för nedbrytning [50]. Intressant nog ökar avlägsnandet av detta alternativa 50 splitsningsställe Oas1g-expression och hämmar virusinfektion. MxA är en annan välkänd ISG som begränsar olika virus. Spännande nog inducerar HSV-1 virusinfektion produktionen av varMxA [51]. Detta transkript har exon 14–16 raderade och kodar för ett protein som stöder HSV-1-replikation. Utseendet av MxA exon uteslutning isoformer observerades också i DENV-infekterade celler [21]. Dess reglerande funktion för DENV-replikering väntar på ytterligare utredning. Sammanfattningsvis uttrycks olika isoformer av nyckelkomponenter i typ I och typ III IFN-svar för att reglera medfödd immunitet i värdsvaret (Figur 1). Det är spännande att de flesta AS-händelser nedreglerar det antivirala svaret, vilket tyder på att posttranskriptionell reglering fungerar för att balansera den transkriptionella uppregleringen av det antivirala tillståndet. Detta skulle innebära att defekter i den post-transkriptionella regleringen av det antivirala medfödda immunsvaret skulle leda till autoimmunitet och patologiska inflammatoriska tillstånd.

cistanche fördelar för män stärker immunförsvaret

3. Andra medfödda immunvägar som påverkas av alternativ RNA-skarvning

Proteinet promyelocytisk leukemi (PML), en medlem av TRIM-proteinfamiljen, är en nyckelkomponent i strukturer kända som PML-kärnkroppar som har en viktig roll i medfödd immunsignalering [52,53]. PML-genen består av nio exoner och genomgår omfattande AS, vilket genererar flera transkriptvarianter [54]. Dessa isoformer delar aminoterminala regioner men skiljer sig åt vid C-terminalen. Viktigt är att de verkar ha olika roller för att modulera IFN-svaret. PML isoform IV har rapporterats öka aktiviteten av IRF3 och därigenom delta i IFN-produktion under VSV-infektion [55]. I linje med detta fynd är överuttrycket av PML isoform IV tillräckligt för att undertrycka DENV-replikation [56]. På liknande sätt främjar PML isoform II IFN-aktivering [57] och uppnår denna förbättring genom att associera med olika transkriptionskomplex. Utarmning av PML-isoform II minskade IRF3- och STAT1-rekryteringen till IFN-promotor- respektive ISRE-elementen. Till skillnad från PML isoform II, hade nedbrytningen av PML isoform V inte någon inverkan på poly (I: C)-utlöst IFN-aktivering, vilket tyder på att PML isoform V inte krävs för denna reglering av IFN-svaret [ 57]. Intressant nog orsakade herpes simplex virus typ 2 (HSV-2) infektion en byte av PML isoform II till PML isoform IV genom att öka användningen av intron 7a genom virala ICP27-proteiner [58]. Detta är väl i linje med en viral strategi för att antagonisera värd-IFN-svaret för viral replikation eftersom isoform II, såväl som isoform IV, främjar IFN-aktivering. Återställandet av PML isoform II i PML-knackade celler underlättar emellertid HSV2-replikation. Utarmningen av PML isoform II av siRNA minskade HSV2-infektiviteten, vilket tyder på att PML-isoform II är en pro-HSV2-faktor. Dessa resultat tyder på en komplex och kanske paradoxal roll för PML i interaktioner mellan värd och virus. Zinkfingerprotein (ZFR) deltar i flera cellulära funktioner och är en potent splitsningsmodulator. ZFR kontrollerar IFN-signalering genom att förhindra avvikande splitsning och nonsens-medierad sönderfall av histonvariant makroH2A1-mRNA [59]. I ZFR-uttryckande celler främjar ZFR användningen av macroH2A1 exon 6a, vilket leder till produktion av fullängds macroH2A1, som undertrycker IFN-promotorn och förhindrar transkriptionell aktivering. I ZFR-utarmade celler resulterar ömsesidigt uteslutande användning av exon 6b i ett splitsat transkript avsett för NMD. Som en konsekvens frigörs IFN-promotorn från repression och kan vara tillgänglig för transkriptionsfaktorer för genuttryck. Konsekvent förbättrar antingen knock-down ZFR eller macroH2A1 IFN-transkription. Dessutom begränsar ZFR-utarmning viral replikation [59]. hnRNP M tillhör familjen av allmänt uttryckta heterogena nukleära ribonukleoproteiner (hnRNPs) och påverkar pre-mRNA-bearbetning och flera andra aspekter av mRNA-metabolism och transport. Nyligen visades hnRNP M ha immunundertryckande förmåga via distinkta mekanismer. För det första interagerar detta protein med RIG-I för att försämra immunförsvaret [60]. Dessutom främjar hnRNP M intronretention för att minska mängden IL-6-transkript. Sammantaget, som en konsekvens, dämpar utarmningen av hnRNP M värdens immunitet och underlättar viral replikation [61].

4. Alternativ skarvning reglerar värdcellsdödsvägar aktiverade under virusinfektion

Flera celldödsprogram har beskrivits, och de molekylära mekanismerna för dessa program är överlappande, men ändå ganska divergerande [62]. Här diskuterar vi AS-reglering av apoptos, nekroptos och pyroptos i samband med värd-virusinteraktioner (Figur 2). Virus interagerar i stor utsträckning med cellulära inre och yttre apoptotiska vägar [63,64], och de splitsade isoformerna av apoptotiska faktorer kan spela en nyckelroll för att bestämma cellöde [65,66]. Apoptos uppfattas i allmänhet som en icke-inflammatorisk typ av programmerad celldöd, kännetecknad av morfologiska förändringar, inklusive cellkrympning, kärnkondensation och plasmamembranblåsningar. Inre apoptos kontrolleras primärt vid mitokondrierna. Störningen av intracellulär homeostas (t.ex. DNA-skada eller oxidativ stress) och pro-apoptotiska stimuli resulterar i induktion av mitokondriell yttre membranpermeabilisering (MOMP) av proteinerna BAX eller BAK. I frånvaro av apoptotiska stimuli, sekvestreras dessa proteiner i ett inaktivt tillstånd av anti-apoptotiska medlemmar av BCL2-familjen av proteiner. MOMP frisätter cytokrom c i cytoplasman och utlöser bildandet av apoptosomproteinkomplexet innehållande apoptotisk proteasaktiverande faktor 1 (APAF1) och kaspas 9, en medlem av cellulära cystein-asparaginproteaser. Aktiverat kaspas 9 klyver sedan kaspas 3 och 7, vilket utlöser en väg som leder till celldöd. Intressant nog aktiverar virusinfektion icke-transkriptionella IRF3-Bax-interaktioner och orsakar MOMP och celldöd [67,68]. Virusinfektion kan också utlösa yttre apoptos [63]. Den yttre vägen initieras primärt av bindningen av ligander till olika dödsreceptorer, aktiverar kaspas 8 och leder till aktivering av kaspas 3 och apoptos.

Figur 2. Alternativ splitsning reglerar värdcelldödsvägar aktiverade under virusinfektion.

Nekroptos är en inflammatorisk typ av celldöd, kännetecknad av cellsvullnad, förlust av plasmamembranpermeabilitet och frisättning av cytosoliskt innehåll i det extracellulära utrymmet [77]. Vissa virusinfektioner utlöser nekroptos genom membranbundna receptorer (t.ex. TLR3 [78,79]) eller cytosoliska sensorer (t.ex. ZBP1 [80–82]), och kulminerar med aktivering och fosforylering av blandat kinasdomänliknande protein (MLKL) ), som bildar ett homotrimert komplex som translokerar till plasmamembranet, där det bildar en por och inducerar cellys [83,84]. MLKL har två isoformer, MLKL1 och MLKL2 [85]; MLKL2 är en mer potent nekroptosinducerare än MLKL1 [86]. Denna ökning i aktivitet kan tillskrivas den förändrade domänstrukturen hos MLKL2. MLKL2 saknar exoner 4-8 och därför har MLKL2 inte större delen av den C-terminala pseudokinasdomänen som tros fungera som en undertryckande funktion. Ytterligare nyckelkomponenter i nekroptosvägen inkluderar receptorinteragerande serin/treonin-proteinkinas 1 (RIPK1) och receptorinteragerande serin/treonin-proteinkinas 3 (RIPK3), och båda generna har rapporterats koda för transkriptvarianter. CRISPR-helgenomscreening identifierade PTBP1 som en ny regulator av RIPK1-skarvning vid nekroptos [87]. PTBP1 undertrycker en alternativ exoninklusion mellan de kanoniska exonerna 4 och 5 och främjar fullängds RIPK1-proteinuttryck för celldödsinduktion. I linje med PTBP1-förmedlad exonöverhoppning identifierades en signatur CU-rik trakt i intronen intill 30-splitsplatsen [87]. Slutligen har RIPK3 två splitsningsvarianter, RIPK3 beta och RIPK3 gamma, som båda verkar undertrycka celldöd [88]. Pyroptos, som också är en inflammatorisk form av celldöd, induceras av inflammasomaktivering och är avgörande för det antivirala svaret [89,90]. Denna dödsväg initieras av detektering av PAMPs eller fara-associerade molekylära mönster (DAMPs) av inflammasomproteiner, av vilka de flesta är medlemmar av familjen Nod-like receptor (NLR) [91]. Därefter bildar rekryteringen av adapter-apoptos-associerat fläckliknande protein som innehåller ett CARD (ASC) och kaspas 1 ett inflammasomproteinkomplex. Aktiverat kaspas 1 skulle klyva gasdermin D (GSDMD), vilket frigör GSDMD-N-domänen. GSDMD-N-domänen translokeras till plasmamembranet och oligomeriseras för att generera membranporer. Denna porbildning stör den osmotiska potentialen, vilket resulterar i cellsvullnad och eventuell lysis. Dessutom bearbetar aktivt kaspas-1 pro-IL-1 och pro-IL-18 till bioaktiva former, vilket främjar inflammation. Bland många NLR är NLR-familjens pyrindomän som innehåller 3 (NLRP3) viktig i antiviralt svar [89], och det visade sig nyligen vara reglerat på splitsningsnivån. En ny NLRP3 splitsad variant som saknar exon 5 kodar för en bråkdel av LRR-domänen [92]. Borttagning av denna region upphäver dess interaktion med det NIMA-relaterade kinas 7 (NEK7)-proteinet, vars bindning är en förutsättning för NLRP3-aktivering, och gör således NLRP3 ∆exon5 inaktiv. En annan kritisk komponent i inflammasomen är adaptern ASC, sammansatt av en N-terminal PYD-domän för association med NLR-proteinerna, en länkregion och en C-terminal CARD-domän för interaktion med kaspasproteinerna. En splitsad variant av ASC-b saknar exon 2, som kodar för länken, och kan aktivera NLRP3-inflammasom [93]. I linje med detta uppvisar en patient som har denna ASC-exon 2-deletion en högre nivå av IL-1-protein i serumet [94]. En annan splitsad isoform ASC-c har en deletion i PYD-domänen. Det fungerar som en dominerande negativ regulator och minskar NLRP3-aktivering [93].

cistanche tillägg fördelar-öka immunitet

Klicka här för att se produkter från Cistanche Enhance Immunity

【Be om mer】 E-post:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

5. Slutsatser

Virusinfektion utlöser myriader av cellulära händelser i värden. De flesta tidigare studier har fokuserat på transkriptionens roll för att skapa det cellulära antivirala svaret. I den här recensionen diskuterar vi den underutforskade rollen av AS för att reglera värdsvaret under virusinfektion. De flesta AS-regulatoriska händelser som hittills upptäckts verkar negativt modulera det antivirala svaret. Detta skulle innebära att defekter i den post-transkriptionella regleringen av det antivirala medfödda immunsvaret skulle leda till autoimmunitet och patologiska inflammatoriska tillstånd. Med tillkomsten av nästa generations sekvensering har nya upptäckter gjorts för att avgränsa hur värdskarvningsmaskineriet moduleras under virusinfektion [95,96]. Det är uppenbart att AS spelar en avgörande roll i regleringen av ett produktivt medfött immunsvar; den funktionella betydelsen av många nya AS-isoformer och de reglerande mekanismerna genom vilka dessa splitsade varianter genereras förblir dock ofullständigt förstådda. Ytterligare undersökningar bör utforska AS som ett viktigt lager av reglering av virus-värdinteraktioner och potentiellt identifiera nya mål för terapeutisk utveckling för att behandla infektionssjukdomar.

Referenser

1. Wilkinson, ME; Charenton, C.; Nagai, K. RNA-skarvning av spliceosomen. Annu. Rev. Biochem. 2020, 89, 359–388. [CrossRef] [PubMed]

2. Wang, ET; Sandberg, R.; Luo, S.; Khrebtukova, I.; Zhang, L.; Mayr, C.; Kingsmore, SF; Schroth, GP; Burge, CB Alternativ isoformreglering i mänskliga vävnadstranskriptom. Naturen 2008, 456, 470–476. [CrossRef] [PubMed]

3. Fu, XD; Ares, M., Jr. Kontextberoende kontroll av alternativ splitsning av RNA-bindande proteiner. Nat. Rev. Genet. 2014, 15, 689–701. [CrossRef] [PubMed]

4. Evsyukova, I.; Somarelli, JA; Gregory, SG; Garcia-Blanco, MA Alternativ splitsning vid multipel skleros och andra autoimmuna sjukdomar. RNA Biol. 2010, 7, 462–473. [CrossRef]

5. Tazi, J.; Bakkour, N.; Stamm, S. Alternativ skarvning och sjukdom. Biochim. Biophys. Acta 2009, 1792, 14–26. [CrossRef]

6. Hopfner, KP; Hornung, V. Molekylära mekanismer och cellulära funktioner för cGAS-STING-signalering. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2020, 21, 501–521. [CrossRef]

7. Sun, B.; Sundström, KB; Chew, JJ; Bist, P.; Gan, ES; Tan, HC; Goh, KC; Chawla, T.; Tang, CK; Ooi, EE Dengue-virus aktiverar cGAS genom frisättning av mitokondrie-DNA. Sci. Rep. 2017, 7, 3594. [CrossRef]

8. Lazear, HM; Schoggins, JW; Diamond, MS delade och distinkta funktioner av typ I och typ III interferoner. Immunitet 2019, 50, 907–923. [CrossRef]

9. Gack, MU; Kirchhofer, A.; Shin, YC; Inn, KS; Liang, C.; Cui, S.; Myong, S.; Ha, T.; Hopfner, KP; Jung, JU Roller för RIG-I N-terminal tandem CARD och splitsningsvariant i TRIM25-förmedlad antiviral signaltransduktion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 16743–16748. [CrossRef]

10. Seo, JW; Yang, EJ; Kim, SH; Choi, IH En hämmande alternativ splitsningsisoform av Toll-liknande receptor 3 induceras av typ I-interferoner i humana astrocytcellinjer. BMB Rep. 2015, 48, 696–701. [CrossRef]

11. Yang, E.; Shin, JS; Kim, H.; Park, HW; Kim, MH; Kim, SJ; Choi, IH Kloning av TLR3-isoform. 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. Identifiering av MAVS-skarvningsvarianter som stör RIGI/MAVS-vägsignalering. 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. En alternativ splitsningsisoform av MITA motverkar MITA-medierad induktion av typ I IFN. J. Immunol. 2014, 192, 1162–1170. [CrossRef]

14. Han, KJ; Yang, Y.; Xu, LG; Shu, HB Analys av en TIR-fri splitsvariant av TRIF avslöjar en oväntad mekanism för TLR3-förmedlad signalering. J. Biol. Chem. 2010, 285, 12543–12550. [CrossRef] [PubMed]

15. Oshiumi, H.; Matsumoto, M.; Funami, K.; Akazawa, T.; Seya, T. TICAM-1, en adaptermolekyl som deltar i Toll-liknande receptor-3-förmedlad interferon-beta-induktion. Nat. Immunol. 2003, 4, 161–167. [CrossRef]

16. Michel, M.; Wilhelmi, I.; Schultz, AS; Preussner, M.; Heyd, F. Aktiveringsinducerad tumörnekrosfaktorreceptorassocierad faktor 3 (Traf3) alternativ splitsning kontrollerar den icke-kanoniska kärnfaktorkappa B-vägen och kemokinexpression i humana T-celler. J. Biol. Chem. 2014, 289, 13651–13660. [CrossRef]

17. Schultz, AS; Preussner, M.; Bunse, M.; Karni, R.; Heyd, F. Aktiveringsberoende TRAF3 Exon 8 alternativ skarvning kontrolleras av CELF2 och hnRNP C bindning till ett uppströms introniskt element. 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.; Hallå.; et al. Negativ reglering av virusutlöst IFN-beta-signalväg genom alternativ splitsning av TBK1. J. Biol. Chem. 2008, 283, 35590–35597. [CrossRef]

19. Fabozzi, G.; Oler, AJ; Liu, P.; Chen, Y.; Mindaye, S.; Dolan, MA; Kenney, H.; Gucek, M.; Zhu, J.; Rabin, RL; et al. Strandspecifik dubbel RNA-sekvensering av bronkiala epitelceller infekterade med influensa A/H3N2-virus avslöjar splitsning av gensegment 6 och nya värd-virusinteraktioner. 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. Nya splitsningsvarianter av humant IKKepsilon reglerar negativt IKKepsilon-inducerad IRF3- och NF-kB-aktivering. 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.; et al. Denguevirus NS5-proteinet tränger in i den cellulära spliceosomen och modulerar splitsning. PLoS Pathog. 2016, 12, e1005841. [CrossRef] [PubMed]

22. Karpova, AY; Ronco, LV; Howley, PM Funktionell karakterisering av interferon regulatorisk faktor 3a (IRF-3a), en alternativ skarvisoform av IRF-3. Mol. Cell Biol. 2001, 21, 4169–4176. [CrossRef]

23. Karpova, AY; Howley, PM; Ronco, LV Dubbel användning av en acceptor/donator-splitsningsplats styr den alternativa splitsningen av IRF-3-genen. Genes Dev. 2000, 14, 2813–2818. [CrossRef]

24. Li, C.; Ma, L.; Chen, X. Interferon regulatorisk faktor 3-CL, en isoform av IRF3, motverkar aktiviteten av IRF3. Cell Mol. Immunol. 2011, 8, 67–74. [CrossRef] [PubMed]

25. Marozin, S.; Altomonte, J.; Stadler, F.; Thasler, WE; Schmid, RM; Ebert, O. Hämning av IFN-beta-svaret i hepatocellulärt karcinom genom alternativt splitsad isoform av IFN-regulatorisk faktor -3. Mol. Ther. 2008, 16, 1789–1797. [CrossRef] [PubMed]

26. Li, Y.; Hu, X.; Song, Y.; Lu, Z.; Ning, T.; Cai, H.; Ke, Y. Identifiering av nya alternativa splitsningsvarianter av interferonregulatorisk faktor 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 och SF2/ASF reglerar alternativ splitsning av interferonreglerande faktor-3 och påverkar immunmodulerande funktioner i humana icke-småcelliga lungcancerceller. PLoS ONE 2013, 8, e62729. [CrossRef]

28. Frankiw, L.; Majumdar, D.; Burns, C.; Vlach, L.; Moradian, A.; Sweredoski, MJ; Baltimore, D. BUD13 främjar ett interferonsvar av typ I genom att motverka intronretention i Irf7. Mol. Cell 2019, 73, 803–814. [CrossRef]

29. Xu, X.; Mann, M.; Qiao, D.; Brasier, AR Alternativ mRNA-behandling av medfödda svarsvägar vid infektion med respiratoriskt syncytialvirus (RSV). Virus 2021, 13, 218. [CrossRef]

30. Zhang, L.; Pagano, JS IRF:s struktur och funktion-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.; et al. En variant uppströms om IFNL3 (IL28B) som skapar en ny interferongen IFNL4 är associerad med nedsatt clearance av hepatit C-virus. 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.; et al. Interferon lambda 4-uttryck undertrycks av värden under virusinfektion. J. Exp. Med. 2016, 213, 2539–2552. [CrossRef]

33. Fang, MZ; Jackson, SS; O'Brien, TR IFNL4: Anmärkningsvärda varianter och associerade fenotyper. Gene 2020, 730, 144289. [CrossRef] [PubMed]

34. Lutfalla, G.; Holland, SJ; Cinato, E.; Monneron, D.; Reboul, J.; Rogers, NC; Smith, JM; Stark, GR; Gardiner, K.; Mogensen, KE; et al. Mutanta U5A-celler kompletteras med en interferon-alfa-beta-receptorsubenhet genererad genom alternativ bearbetning av en ny medlem av ett cytokinreceptorgenkluster. EMBO J. 1995, 14, 5100–5108. [CrossRef]

35. Cohen, B.; Novick, D.; Barak, S.; Rubinstein, M. Ligand-inducerad association av typ I-interferonreceptorkomponenterna. Mol. Cell Biol. 1995, 15, 4208–4214. [CrossRef] [PubMed]

36. Gazziola, C.; Cordani, N.; Carta, S.; De Lorenzo, E.; Colombatti, A.; Perris, R. De relativa endogena uttrycksnivåerna av IFNAR2-isoformerna påverkar den cytostatiska och pro-apoptotiska effekten av IFNalpha på pleomorfa sarkomceller. 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.; et al. IL-28, IL-29 och deras klass II cytokinreceptor IL-28R. Nat. Immunol. 2003, 4, 63–68. [CrossRef] [PubMed]

38. Dumoutier, L.; Lejeune, D.; Hor, S.; Fickenscher, H.; Renauld, JC Kloning av en ny typ II cytokinreceptoraktiverande signalomvandlare och aktivator av transkription (STAT)1, STAT2 och STAT3. Biochem. J. 2003, 370, 391-396. [CrossRef] [PubMed]

39. Witte, K.; Gruetz, G.; Volk, HD; Looman, AC; Asadullah, K.; Sterry, W.; Sabat, R.; Wolk, K. Trots IFN-lambda-receptoruttryck, har blodimmunceller, men inte keratinocyter eller melanocyter, ett försämrat svar på typ III-interferoner: Implikationer för terapeutiska tillämpningar av dessa cytokiner. Genes Immun. 2009, 10, 702–714. [CrossRef]

40. Santer, DM; Minty, GES; Golec, DP; Lu, J.; May, J.; Namdar, A.; Shah, J.; Elahi, S.; Stolt, D.; Joyce, M.; et al. Differentiellt uttryck av interferon-lambda-receptor 1-splitsvarianter bestämmer storleken på det antivirala svaret som induceras av interferon-lambda 3 i humana immunceller. PLoS Pathog. 2020, 16, e1008515. [CrossRef]

41. Schindler, C.; Fu, XY; Improta, T.; Aebersold, R.; Darnell, JE, Jr. Proteiner av transkriptionsfaktor ISGF-3: En gen kodar för 91-och 84-kDa ISGF-3-proteinerna som aktiveras av interferon alfa. Proc. Natl. Acad. 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. Differentiella roller för STAT1alfa och STAT1beta i fludarabin-inducerad cellcykelstopp och apoptos i humana B-celler. Blood 2004, 104, 2475–2483. [CrossRef] [PubMed]

43. Walter, MJ; Titta, DC; Tidwell, RM; Roswit, WT; Holtzman, MJ Riktad inhibering av interferon-gamma-beroende intercellulär adhesionsmolekyl-1 (ICAM-1) uttryck med hjälp av dominant-negativ 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.; et al. STAT1beta är inte en dominant negativ och kan bidra till gamma-interferonberoende medfödd immunitet. Mol. Cell Biol. 2014, 34, 2235–2248. [CrossRef] [PubMed]

45. Verma, D.; Swaminathan, S. Epstein-Barr-virus SM-protein fungerar som en alternativ splitsningsfaktor. J. Virol. 2008, 82, 7180–7188. [CrossRef] [PubMed]

46. ​​Verma, D.; Bais, S.; Gaillard, M.; Swaminathan, S. Epstein-Barr Virus SM-protein använder cellulär splitsningsfaktor SRp20 för att förmedla alternativ splitsning. J. Virol. 2010, 84, 11781–11789. [CrossRef]

47. Du, Z.; Fan, M.; Kim, JG; Eckerle, D.; Lothstein, L.; Wei, L.; Pfeffer, LM Interferon-resistent Daudi-cellinje med en Stat2-defekt är resistent mot apoptos inducerad av kemoterapeutiska medel. 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.; et al. STAT2-brist och mottaglighet för virussjukdom hos människor. Proc. Natl. Acad. 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.; et al. Allvarlig försämring av IFN-gamma- och IFN-alfa-svar i celler hos en patient med en ny STAT1 splitsningsmutation. Blod 2011, 118, 1806–1817. [CrossRef]