长链非编码RNA通过表观遗传抑制血管紧张素转换酶2增强SARS-CoV-2介导的细胞凋亡

本研究揭示了SARS-CoV-2感染通过激活HIF-1α上调lncRNA EAS1，进而招募GCN5乙酰化PGC1β，破坏PGC1β-PPARγ复合物，导致ACE2转录抑制和细胞凋亡加剧的分子机制，为COVID-19多器官损伤提供了新的治疗靶点。

　　

新型冠状病毒肺炎（COVID-19）的全球大流行给人类健康和社会经济带来了巨大冲击。尽管疫苗接种已有效控制疾病严重程度，但重症患者中出现的多器官功能障碍机制仍未完全阐明。血管紧张素转换酶2（Angiotensin-verting enzyme 2, ACE2）不仅是SARS-CoV-2入侵宿主细胞的关键受体，更是肾素-血管紧张素系统（RAS）中的重要保护性组分，具有血管舒张、抗炎和抗凋亡功能。令人困惑的是，在SARS-CoV-2感染过程中，ACE2表达却显著下调，这种矛盾现象加剧了组织损伤，但其调控机制尚不清楚。

长链非编码RNA（long non-coding RNA, lncRNA）作为基因表达的关键调控者，在病毒感染过程中扮演重要角色。尽管高通量研究已发现大量lncRNA在SARS-CoV-2感染后表达失调，但大多数lncRNA的功能作用和机制仍待探索。发表在《Journal of Biological Chemistry》上的这项研究深入揭示了lncRNA EAS1在调控ACE2表达和促进细胞凋亡中的核心作用，为理解COVID-19病理机制提供了新视角。

研究人员综合运用了转录组学分析、染色质免疫沉淀（ChIP）、RNA免疫共沉淀（RIP）、RNA pull-down、荧光原位杂交（FISH）、免疫荧光（IF）、共免疫沉淀（Co-IP）、CRISPR干扰/激活（CRISPRi/CRISPRa）、荧光素酶报告基因检测、流式细胞术等多种技术方法，并使用了临床样本（轻症和重症COVID-19患者）和多种细胞模型（包括原代人肝细胞、肺泡II型上皮细胞和人脐静脉内皮细胞）。

SARS-CoV-2和其他冠状病毒持续上调EAS1

通过转录组分析，研究人员发现lncRNA EPB41L4A-AS1（EAS1）在多种冠状病毒感染后均显著上调，包括SARS-CoV-2、SARS-CoV、MERS-CoV和HCoV-229E。在Calu-3、A549、过表达ACE2的A549细胞以及血管-肝脏类器官模型中，感染24小时后EAS1表达均明显增加。值得注意的是，严重COVID-19常伴随缺氧，而低氧处理也能显著诱导EAS1在多种细胞中的表达，表明缺氧可能是感染过程中EAS1过表达的驱动因素。

HIF-1α介导SARS-CoV-2对EAS1的诱导

由于低氧诱导HIF-1α，且SARS-CoV-2感染可模拟缺氧条件，研究人员推测HIF-1α可能负责EAS1的上调。实验证实SARS-CoV-2感染本身显著增加了HIF-1α mRNA水平。功能实验表明，敲低HIF-1α会降低EAS1表达，而过表达HIF-1α则增加EAS1水平。机制上，研究人员在EAS1基因的第一内含子中发现了一个假定的增强子区域，具有活跃的组蛋白修饰（H3K27ac、H3K4me1）和HIF-1α结合 motif。染色质免疫沉淀实验证实了HIF-1α与该位点的结合，而CRISPR对该增强子区域的干扰和激活可特异性降低和增加EAS1表达。这些数据表明SARS-CoV-2诱导的HIF-1α直接结合到EAS1基因内的增强子来驱动其转录。

EAS1作为ACE2表达的负调控因子

SARS-CoV-2感染会导致其受体ACE2的下调。研究证实感染24小时后ACE2表达显著降低，在晚期COVID-19患者中也观察到较低ACE2水平。鉴于EAS1上调与ACE2下调的时间相关性，研究人员探讨了其潜在因果关系。研究发现EAS1与ACE2表达 across正常人体组织呈显著负相关。功能上，shRNA介导的EAS1敲低提高了ACE2蛋白水平，而其过表达则降低了ACE2水平。在原发性肝细胞、AT II细胞和原发性HUVEC中也观察到一致效应。更重要的是，这一调控轴在物种间是保守的，因为人EAS1在小鼠肝细胞和肺癌细胞中的过表达显著降低了小鼠Ace2蛋白水平。这些结果表明EAS1是ACE2的有效抑制因子。

EAS1通过GCN5-PGC1β-PPARγ轴抑制ACE2转录

研究人员进一步探索了EAS1抑制ACE2的机制。EAS1敲低增强而其过表达抑制ACE2启动子活性，表明是转录调控。RIP、RNA pull-down和FISH/IF共定位实验证实了EAS1与乙酰转移酶GCN5的相互作用。研究发现EAS1增强了GCN5与PGC1β之间的相互作用，EAS1表达增强了PGC1β的乙酰化。由于PGC1β是PPARγ的已知共激活因子，而PPARγ是ACE2的正调控因子，研究人员验证了PPARγ确实可结合ACE2启动子并正调控其转录。关键的是，他们发现EAS1破坏了PGC1β与PPARγ的相互作用，而不影响PPARγ与ACE2启动子的结合。由于PGC1β的转录激活活性受乙酰化抑制，研究人员推测EAS1介导的PGC1β乙酰化是这种相互作用破坏的机制，最终损害了PPARγ介导的ACE2反式激活。因此，EAS1作为表观遗传支架，招募GCN5乙酰化PGC1β，从而解离PGC1β-PPARγ复合物并沉默ACE2转录。

抑制EAS1减轻SARS-CoV-2感染相关凋亡

严重COVID-19以细胞因子释放和缺氧为特征，两者都是凋亡的有效诱导剂。研究证实SARS-CoV-2感染在体外和死亡患者肺组织中上调关键细胞因子TNFα。为了研究EAS1是否有助于这种病理，研究人员在TNFα诱导的促凋亡条件下敲低了EAS1。膜联蛋白V-FITC/PI染色显示EAS1抑制显著减少了凋亡。在低氧、TNFα和LPS刺激下的进一步研究证实，EAS1敲低显著减轻了多种细胞中的凋亡。最重要的是，在ACE2被共同沉默的情况下，EAS1敲低在TNFα处理下的抗凋亡效应被完全消除，证明ACE2是EAS1促进凋亡的关键下游介质。

研究结论表明，EAS1是SARS-CoV-2诱导ACE2下调的表观遗传调控因子。研究人员阐明了一条新颖通路：SARS-CoV-2感染激活HIF-1α，通过结合EAS1基因座内的增强子元件驱动其表达；EAS1随后招募乙酰转移酶GCN5催化转录共激活因子PGC1β的乙酰化；这种修饰破坏了PGC1β与转录因子PPARγ的相互作用，从而损害了PPARγ介导的ACE2基因反式激活，导致其转录抑制。功能上，这种EAS1介导的ACE2抑制加剧了TNFα和缺氧诱导的细胞凋亡，而这两种是严重COVID-19的关键病理特征。

该研究的重要意义在于揭示了冠状病毒感染与ACE2抑制和组织损伤之间的一种新型调控通路。EAS1在不同冠状病毒属间的保守上调表明它可能代表一个潜在的广谱治疗靶点，用于减轻COVID-19中的器官损伤。此外，EAS1-ACE2轴在响应低氧和细胞因子信号介导凋亡中的发现，值得未来研究其在病毒感染之外的其他病理背景中的作用。尽管研究存在一定局限性（如主要基于体外模型、缺乏体内验证、病毒株分析有限等），但这些发现为开发针对冠状病毒相关疾病的宿主导向治疗策略提供了重要理论基础。