近年来,越来越多的研究发现,不同种类的病毒感染都能够产生左手螺旋核糖核酸(Z-RNA)并通过激活宿主感受蛋白引发程序性坏死。研究者通常都认为这些由病毒所产生的Z-RNA源自病毒。
2025年10月13日,美国Fox Chase癌症中心Siddharth Balachandran,俄罗斯国立高等经济学院Alan Herbert,四川大学张霆和德国维尔茨堡大学Lars Dölken合作(共同一作为尹超然,Aleksandr Fedorov和Hongyan Guo)在Nature上发表了文章Host cell Z-RNAs activate ZBP1 during virus infections。该研究颠覆了这一传统认知,系统性地对病毒感染产生的Z-RNA进行了生物信息学和生物功能的分析,发现大部分Z-RNA来源于宿主细胞的内源性rna,而非病毒rna。
作者们研究了感染了I 型人类单纯疱疹病毒(HSV-1)和甲型流感病毒(IAV)的小鼠细胞和人细胞。在以往的研究中,都证明了HSV-1和IAV感染后的细胞中,能够检测到Z-RNA。作者们分别分析了与Z-RNA的特异抗体Z22结合的RNA 和与感受蛋白ZBP1结合的rna。令人意外的是,细胞中占绝大多数的Z-RNA以及ZBP1结合的大部分Z-RNA均为宿主细胞来源而非病毒来源。系统性分析这些细胞内源性Z-RNA的成分,分布和占比发现,它们是3端异常延伸的mRNA,其特征是含有大量能反向互补的内源性逆转录病毒元件(ERE)。正是这些方向相反的元件通过折叠互补形成双链的Z-RNA。
作者们进一步地探寻造成宿主细胞mRNA 3端异常的原因。原来,当病毒感染细胞后,HSV-1的ICP27蛋白和IAV的NS1蛋白会劫持细胞中的切割和聚腺苷酸特异性因子CPSF从而帮助病毒自身RNA的转录。宿主CPSF复合体是介导mRNA延伸正确终止的关键组件。当它的功能被抑制后,转录无法正确终止,RNA聚合酶会持续工作,形成长达超过50kb的mRNA。作者通过siRNA干扰CPSF中的关键蛋白的表达或者通过CPSF小分子抑制剂阻止cpsf水解mrna前体,能够模拟病毒引起的转录终止干扰,从而诱导细胞产生内源性Z-RNA并激活zbp1依赖的程序性坏死。
该研究揭示了一种全新的细胞对抗病毒的机制。宿主细胞通过自身产生内源性Z-RNA激活ZBP1依赖的程序性坏死,从而清除被感染细胞,限制病毒扩散。该研究发现了一种新的先天免疫激活机制, 为肿瘤治疗提供了新的思路。
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