大家好，今天给大家分享一篇来自中国农业大学动物医学院，农业部动物流行病学重点实验室发表在VIRUSES 的一篇名为“Host Combats IBDV Infection at Both Protein and RNA Levels”的文章。

前言

宿主对IBDV感染的天然免疫反应

宿主对IBDV感染的适应性免疫反应

全宿主在蛋白质水平上对IBDV感染的反应

更好地理解病毒感染的分子机制将非常有助于开发新型疫苗或抗病毒药物，并且应鼓励进一步研究宿主-病原体相互作用以阐明宿主对病毒感染反应的分子机制。最近，关于病毒与宿主在分子水平上广泛而复杂相互作用的报告促使研究人员研究病毒-宿主相互作用网络并提出了“病毒-宿主相互作用组学”。靶向细胞因子进行抗病毒治疗将是一种可以克服病毒突变和耐药性的新方法。近年来，IBDV-宿主相互作用取得了显著进展，这促进了寻找可以抑制IBDV复制的细胞靶点这为开发新型疫苗或抗病毒药物提供了理论基础。

控制病毒基因组的扩增是宿主抑制IBDV复制的有效策略。翻译真核起始因子4AII（eIF4AII），一种参与大多数细胞mRNA翻译起始的宿主细胞因子，在IBDV感染的DF-1细胞中与VP1相互作用以抑制病毒RNA聚合酶活性，导致 IBDV复制减少（图 1），表明宿主因子eIF4AII在dsRNA病毒复制中的抑制作用。此外，如图1所示，另一个细胞因子，核因子45（NF45），它参与RNA输出并介导mRNA稳定性和翻译，据报道在IBDV感染的DF-1细胞中与VP1、VP2和VP3特异性共定位，与病毒复制复合物相互作用并抑制IBDV复制。亲环蛋白A（CyPA），一种普遍表达的具有肽基-脯氨酰顺反异构酶（PPIase）活性的蛋白质，在蛋白质修饰、折叠、运输和转录调节中起重要作用。CyPA也通过各种机制参与病毒感染。据报道，在IBDV感染的细胞中，CyPA与VP4相互作用以抑制IBDV复制（图 1），表明CyPA影响VP4的酶活性和/或激活针对IBDV感染的先天免疫反应；然而，仍需要进一步的证据来确定其作用。类似地，在最近的一项研究中，使用RNA-seq研究参与IBDV感染的宿主因子；发现TRIM25与VP3相互作用并介导其泛素化和随后的降解，从而限制IBDV复制（图 1）。这些发现表明TRIM25是一种限制病毒复制的宿主因子。

图 1. 细胞蛋白在宿主对IBDV感染反应中作用的示意图。

IBDV感染触发宿主抗病毒反应，细胞蛋白参与此反应，通过直接与病毒蛋白或基因组相互作用抑制病毒复制。eIF4AII：翻译真核起始因子4AII；NF45：核因子45；TRIM25：三联基序25；CyPA：亲环蛋白A；HSP90AA1：热休克蛋白90 AA1；SQSTM1：sequestosome-1；AKT：蛋白激酶B；mTOR：雷帕霉素的哺乳动物靶标；RdRp：RNA依赖性RNA聚合酶蛋白；dsRNA：双链RNA。

自噬是真核生物中维持生理稳定性的高度保守的细胞质途径，它通过将不需要的自身物质降解为氨基酸以供再利用来隔离和清除它们。越来越多的研究确立了自噬在宿主抵抗病原体感染反应中的抗病毒作用。据报道，IBDV VP2与热休克蛋白90（HSP90AA1）的相互作用在感染早期通过HSP90AA1-AKT-mTOR通路诱导自噬，并且激活的自噬抑制病毒复制（图 1），表明自噬参与宿主防御IBDV感染。最近，发现自噬货物受体p62与IBDV VP2相互作用，这增强了自噬的诱导并促进了VP2的自噬降解（图 1），表明p62介导的VP2自噬降解可能在通过MHC呈递VP2肽以启动适应性免疫反应中发挥作用。值得注意的是，降解外来物质（如病原体）的自噬通常称为异源自噬。在最近的一项研究中，发现自噬货物受体SQSTM1通过氨基酸位点 R139和K141直接结合IBDV dsRNA，并介导病毒RNA的自噬降解，从而抑制IBDV复制（图 1）。这些发现表明，宿主对病毒基因组的选择性自噬（异源自噬）在控制IBDV感染中起关键作用。

宿主在RNA水平上对IBDV感染的反应

普遍认为非编码RNA（ncRNAs）是一类不编码蛋白质的RNA，据报道，75% 的人类基因组被转录成RNA，而只有3%被转录成蛋白质编码的mRNA。因此，体内丰富的ncRNAs在各种生物过程中起关键作用，包括癌症和其他类型的疾病。根据它们的长度、结构和位置，ncRNAs被分为几类，主要包括微小RNA（miRNAs）、长链非编码RNA（lncRNAs）和环状RNA（circRNAs），但仍有许多ncRNAs需要进一步表征。有许多证据表明ncRNAs参与宿主对病毒感染的反应，特别是基于那些关于miRNAs的研究结果。在宿主对IBDV感染的反应中，细胞蛋白和ncRNAs都参与抗防御过程。如果宿主与IBDV在蛋白质水平上的相互作用被想象为入侵者（病原体）和防御者（宿主细胞）之间战斗的前线，那么它们在RNA水平上的战斗可以看作是隐藏的前线。以下是一些表明IBDV-宿主在RNA水平上相互作用的例子。

5.1 miRNAs在宿主对IBDV感染反应中的抗病毒作用

miRNA，长度约为22个核苷酸（nt），是研究最广泛的ncRNA，可调节靶 mRNA的表达。在IBDV刺激的鸡树突状细胞（DCs）中，检测到991个保守的 miRNA 。其中，有18个miRNA的表达发生显著改变，包括1个表达下调的和 7个表达上调的。使用KEGG通路和BIOCARTA数据库对预测靶标进行分析，发现MAPK信号、P38 信号以及转录因子CREB及其细胞外信号参与宿主对IBDV 感染的反应。在最近的一项研究中，发现总共在vvIBDV感染的法氏囊组织和模拟感染对照中鉴定出1710个miRNA，其中有42 个miRNA表达上调，35个 miRNA 表达下调。miR-1684b-3p、gga-miR-1788-3p 和gga-miR-3530-5p 在IBDV感染后表达水平变化尤其显著，它们的潜在靶基因包括THBS1、STAT1、STAT3和MYD88。这些预测结果表明这些gga-miRs可能在凋亡、炎症和IFN反应中发挥作用，但需要进一步的证据来确定这些miRNA在宿主对IBDV感染反应中的确切作用。

一系列证据表明gga-miRNAs对IBDV感染发挥抗病毒作用，例如 gga-miR-454、gga-miR-130b、gga-miR-155、gga-miR-21和gga-miR-27b。据报道，在IBDV感染的DF-1细胞中，有296 个miRNA 差异表达。MiR-130b，一种在IBDV感染细胞中上调的miRNA，被发现通过直接靶向IBDV A节段和细胞SOCS5来抑制IBDV复制。SOCS5属于SOCS（细胞因子信号传导抑制因子）家族并通过N末端的一个区域直接结合JAK激酶结构域，抑制JAK1和JAK2的自磷酸化，从而负调控JAK-STAT信号传导。

Gga-miR-130b导致SOCS5表达下降，随后增强STAT1、3 和 6 的mRNA 表达以及STAT1的磷酸化，随后激活I型IFN信号通路，该通路在宿主抗病毒反应中起主要作用（图 2）。除IBDV外，miR-130b也作为抗其他病毒的抗病毒因子，表明miR-130b作为治疗病毒性疾病的新型治疗靶点的潜力。类似地，据报道，gga-miR-454在IBDV感染的DF-1细胞中显著降低，并且miR-454的过表达极大地增强了IFN-β的表达，以及IRF3和p65的表达，从而抑制IBDV复制。

有趣的是，在这项研究中，发现miR-454通过靶向SOCS6（JAK-STAT 通路的负调控因子），通过增强I型IFN反应来抑制IBDV复制。除了靶向细胞SOCS6，miR-454 还可以直接靶向IBDV B节段以抑制病毒基因组的转录（图 2）。此外，发现gga-miR-454在vvIBDV 基因组中的结合位点含有突变，而在大多数经典和低毒力IBDV毒株中相对保守。这一意外发现表明vvIBDV毒株可能进化，其基因组结合位点发生突变，以逃避宿主的免疫反应而生存；这也表明miR-454在宿主防御IBDV感染中的关键作用。然而IBDV诱导的gga-miR-454 表达抑制的潜在机制仍不清楚。

Gga-miR-155是宿主对病原体感染反应中研究最广泛的miRNA之一，在宿主防御中发挥抗病毒作用。据报道，gga-miR-155可以通过靶向SOCS1和TANK（两者都是先天免疫反应中的负调控因子）来增强I型IFN信号传导，从而抑制 IBDV复制（图 2）；这表明miR-155是宿主免疫反应抵抗IBDV感染的重要抗病毒因子。我们实验室最近发表的一篇论文揭示了IBDV诱导的gga-miR-155表达上调的分子机制。研究发现，在IBDV感染时，DF-1细胞中GATA结合蛋白（GATA）3 的表达显著增加；这归因于细胞MDA5对病毒dsRNA的识别，随后启动TBK1-IRF7信号通路，从而促进GATA3表达（图 2）。磷酸化的GATA3易位到细胞核，在那里它直接结合gga-miR-155启动子，在IBDV感染或聚（I:C）处理的DF-1细胞中调节gga-miR-155的表达。GATA3属于GATA结合蛋白家族，通过直接启动或限制靶基因的转录在生理和病理过程中起关键作用；特别是，GATA3作为驱动Th2细胞分化的关键转录因子。此外，我们的数据显示，GATA3 通过促进gga-miR-155的表达来抑制IBDV复制，通过增强I型IFN表达来抑制 IBDV复制（图 2）。这些发现表明转录因子GATA3通过促进gga-miR-155表达在宿主抗病毒反应中起关键作用，这破译了在病原体感染的宿主细胞中特定 miRNA的表达是如何被调节的；而且，它们显著地进一步加深了我们对宿主在 RNA水平上抵抗IBDV感染反应机制的理解。

研究发现，gga-miR-21 在IBDV感染的鸡细胞中增加，并且gga-miR-21通过直接靶向VP1 mRNA的 22nt 区域以阻断其翻译来抑制IBDV复制（图 2）。此外，VP1的这个22nt序列在IBDV毒株中是保守的，表明这个短序列对于IBDV复制中VP1的RNA依赖性RNA聚合酶功能很重要，这可能被用作新型抗病毒药物开发的潜在靶点。与上述miRNA类似，IBDV感染通过去甲基化 pre-miR-27b启动子区域增加了DF-1细胞中gga-miR-27b的表达，并且miR-27b可以通过靶向SOCS3和6（图 2），即JAK-STAT信号传导的负调控因子，上调IFN-β、IRF3 和NF-κB的表达来抑制IBDV复制。除了鸡之外，miR-27b 也在哺乳动物宿主抵抗病毒感染的免疫反应中起关键作用。例如，最近发现，miR-27b的抗病毒作用可以通过直接靶向猪SOCS6来抑制传染性胃肠炎病毒（TGEV）复制，而TGEV感染通过激活ER应激下调miR-27b 表达，从而剪接编码一种有效转录因子Xbp1的mRNA，该因子可以抑制miR-27b启动子的激活；这表明TGEV进化出一种策略来避免miR-27b的抗病毒作用。值得注意的是，miR-27b还可以抑制猪流行性腹泻病毒（PEDV）和猪轮状病毒（PoRV）的复制 。因此，miR-27b可能在宿主抵抗病毒感染的反应中充当广谱抗病毒因子。

图 2. 非编码RNA在宿主对IBDV感染反应中作用的示意图。

IBDV感染影响宿主细胞中非编码RNA的表达。非编码RNA通过直接靶向病毒基因组或参与免疫信号通路的宿主基因来抑制IBDV复制。Seg A：IBDV基因组A节段；Seg B：IBDV 基因组B节段；SOCS1：细胞因子信号传导抑制因子1；SOCS3：细胞因子信号传导抑制因子3；SOCS5：细胞因子信号传导抑制因子5；SOCS6：细胞因子信号传导抑制因子6；TANK：TRAF家族成员相关NF-κB激活剂；IRF7：干扰素调节因子7；IRF8：干扰素调节因子8；GATA3：Gata 结合蛋白3；MDA5：黑色素瘤分化相关基因5；TBK1：TANK 结合激酶1；IFN：干扰素。

5.2 lncRNAs在宿主对IBDV感染反应中的抗病毒作用

lncRNAs，长度>200 nt，分散在整个基因组中，通常以低水平和组织特异性方式表达，在许多细胞过程中发挥重要作用，如表观遗传控制、转录调控、翻译、RNA代谢、自噬、凋亡和胚胎发育。lncRNAs的亚细胞定位对其功能至关重要。在细胞质中，lncRNAs可以通过隔离miRNAs 来调节其活性和水平。与大多数 mRNA在物种间保持序列保守不同，lncRNAs通常保守性差，这使得评估 lncRNAs的功能更具挑战性。在许多疾病中，特别是在不同类型的癌症中，lncRNA表达水平的广泛失调凸显了理解lncRNAs功能和机制的必要性。最近，一系列证据表明lncRNAs在病毒感染中发挥作用]。在IBDV感染的鸡DCs中，总共检测到3900个lncRNAs；其中，25个被鉴定为上调，79个被下调，然后鉴定了222个共表达的lncRNAs/靶基因。使用信息学分析工具，发现那些差异表达的基因可能参与细胞对饥饿的反应、结合的负调控和凋亡过程的抑制。

在同一项研究中，发现一些lncRNAs，如MYOZ1、TMEM130和UBE2QL1，在 IBDV感染组中显著增加，表明lncRNAs在宿主抵抗IBDV感染的反应中起重要作用。类似地，据报道，lncRNAs参与vvIBDV感染，并且在感染vvIBDV的鸡法氏囊中，172个lncRNAs上调，100个下调。后续实验表明，lncRNAs LOC107053928、LOC107054815、LOC107053352 和 LOC107053557 调节免疫调节相关基因，包括STAT1、STAT3、STAT4、TRIM25 和IFIH1，表明这些 lncRNAs可能在抗病毒反应中发挥重要作用。最近，发现在IBDV感染的DF-1细胞中，13个lncRNAs上调，35 个lncRNAs下调，并且loc107051710和IRF8 的基因对关系最密切。IRF8，一种主要在髓系细胞（包括巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞）中表达的转录因子，是这些细胞发育和功能所必需的，特别是IRF8，它通过激活响应IFNγ/ PAMP信号的效应靶标，在巨噬细胞的抗菌防御中起关键作用。敲低loc107051710通过降低 IRF8（图 2）、I 型 IFNs（IFN-α 和 IFN-β）、STATs（STAT1 和 STAT2）和 ISGs（OAS、Mx1 和 PKR）的mRNA表达，显著增加了IBDV复制，表明loc107051710在宿主对病毒感染的反应中发挥抗病毒作用。到目前为止，只有少数研究，如上述所述，报道了lncRNAs在IBDV感染中的作用，并且获得的结果大多仅基于生物信息学分析。因此，需要更多的努力来阐明lncRNA-病毒相互作用的确切机制。

5.3 circRNAs在宿主对IBDV感染反应中的抗病毒作用

CircRNAs，一种由线性前体mRNA通过非经典剪接形成的具有共价闭合环的ncRNA，在真核生物中含量丰富且进化上保守。circRNAs的生物学功能，包括调节基因表达和翻译，以及通过与RNA结合蛋白（RBP）相互作用充当诱饵、转运蛋白或支架，已被很好地综述。重要的是，发现circRNAs也可以作为miRNA海绵，通过与各种miRNA结合来抑制其活性。一系列证据表明circRNAs在各种人类疾病中发挥作用，并且大多数与肿瘤进展或抑制相关。近年来，越来越多的研究报道circRNAs也参与病毒-宿主相互作用。在IBDV感染领域，只有一份报告显示了circRNAs的差异表达谱，表明 63个circRNAs上调，80个下调。使用生物信息学构建circRNA-miRNA-mRNA网络，发现circRNAs novel_circ_000574 和 novel_circ_001469在感染vvIBDV的鸡法氏囊中显著增加，并且它们可能通过分别结合miR-1587-x和miR-4507-y来靶向参与免疫相关基因的基因，包括STAT1和IRF7；这表明circRNAs在宿主对IBDV感染的反应中发挥作用。需要更多的努力来研究circRNAs异常景观的潜在机制以及circRNAs如何在宿主对IBDV感染的反应中发挥生理或病理作用。

总之，ncRNAs参与宿主对IBDV感染的反应，其中miRNAs在此过程中研究得最好。MiRNAs在宿主对IBDV感染的反应中发挥抗病毒作用，主要通过两种方式：第一种是直接靶向病毒基因组以抑制病毒复制（gga-miR-130b→A 节段，gga-miR-454→B节段，和gga-miR-21→VP1 mRNA），第二种是通过靶向宿主细胞中抗病毒免疫反应的负调控因子来抑制IBDV复制（gga-miR-130b→SOCS5，gga-miR-454→SOCS6，gga-miR-27b→SOCS3 和 6，gga-miR-155→SOCS1，和 TANK）。然而，除了gga-miR-155之外，IBDV诱导这些miRNA差异表达的确切机制仍不清楚，值得未来进一步研究。至于lncRNAs和circRNAs，大多数出版物仅关注生物信息学分析，关于circRNAs和 lncRNAs 在宿主对IBDV感染反应中抗病毒作用的分子机制的研究非常有限，需要进一步努力。由于ncRNAs 的高丰度和多功能性，进一步全面研究它们在宿主对病毒感染反应中的作用将有助于制定有效控制IBDV感染的新策略。

结论