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为解决 ISG20 如何识别病毒 RNA 且存在作用机制不明等问题，法国研究人员开展 ISG20 相关研究，发现病毒逃避 ISG20 限制的策略及影响 RNA 敏感性的因素。该研究对理解病毒与免疫相互作用意义重大，推荐一读。
在神秘的微观世界里，病毒与人体的斗争时刻都在上演。人体为了抵御病毒入侵，进化出了一套强大的防御系统，其中干扰素（Interferon，IFN）就是一位 “厉害的战士”。它能触发复杂的转录程序，让数百种干扰素刺激基因（Interferon-Stimulated Genes，ISGs）表达，这些基因就像一个个 “小卫士”，各显神通限制病毒的传播1。
在众多 “小卫士” 中，有一个叫干扰素刺激基因 20kDa 蛋白（ISG20）的家伙，它可是个 “广谱抗病毒能手”。自 1997 年在 Daudi 细胞中被发现以来，研究人员发现它能抑制好多病毒呢，像逆转录病毒科、弹状病毒科、小核糖核酸病毒科、嗜肝 DNA 病毒科和黄病毒科的病毒都怕它。ISG20 属于 DEDDh 核酸外切酶超家族，是一种 3′ - 5′ RNA 核酸外切酶，主要作用于单链 RNA，偶尔也会对单链 DNA “出手”。它能降解病毒 RNA，像人类免疫缺陷病毒 1 型（HIV - 1）、乙型肝炎病毒（HBV）和西尼罗河病毒（WNV）的 RNA 都逃不过它的 “攻击”12。
但是，这里面有个大问题。病毒的 RNA 各种各样，有的是正链，有的是负链，有的有 poly (A) 尾巴（一种由多个腺嘌呤核糖核苷酸连接而成的结构，在 mRNA 的稳定性、翻译起始等过程中发挥重要作用），有的没有，有的在细胞核里，有的在细胞质里，甚至有的还藏在病毒工厂里。ISG20 到底是怎么在这么复杂的环境里，精准识别并攻击病毒 RNA，却放过人体自身的 RNA 的呢？这就像在一个装满了各种物品的大仓库里，要准确找到特定的 “坏东西”，还不能碰其他 “好东西”，实在是太难了！而且，虽然大家都知道 ISG20 能抗病毒，可它的具体作用机制还不完全清楚，有些研究发现它除了直接降解病毒 RNA，还可能通过抑制病毒 RNA 的翻译来发挥作用，但这背后的详细过程还不清楚23。
为了搞清楚这些问题，来自法国蒙彼利埃感染研究所以及里昂国际感染研究中心的研究人员在《Trends in Microbiology》期刊上发表了一篇名为 “Forum Not all RNAs are created equal for the antiviral RNase ISG20” 的论文。他们经过一系列研究，发现了病毒逃避 ISG20 限制的不同策略，也找到了影响 RNA 对 ISG20 敏感性的关键因素，不过同时也发现了很多还没解决的问题。这一研究成果对于我们理解病毒和人体免疫系统的相互作用有着重要意义，说不定以后能帮助我们开发出更有效的抗病毒方法呢34。
研究人员在这项研究中，主要运用了下面几个关键技术方法：首先是 RNA 测序技术（RNA-seq），它能帮助研究人员全面了解细胞内 RNA 的种类、数量等信息，就像是给细胞内的 RNA 做了一次 “人口普查”；还有一些分子生物学技术，比如研究蛋白和 RNA 相互作用的技术，通过这些技术可以找到和病毒 RNA 结合的蛋白，看看它们之间是怎么 “互动” 的，从而了解 ISG20 识别和作用于病毒 RNA 的机制。
下面我们来详细看看研究结果。
病毒逃避 ISG20 限制的策略之 RNA 修饰的 “魔法”
研究发现，RNA 的化学修饰在这场病毒与 ISG20 的斗争中起着重要作用。以 HIV - 1 为例，它可太 “狡猾” 了，竟然劫持了细胞里的甲基转移酶 FTSJ3，给自己的基因组加上了 2'O - 甲基化修饰。这就好比给病毒 RNA 穿上了一层 “铠甲”，ISG20 碰到这层 “铠甲” 就被挡住了，没办法继续降解病毒 RNA。而 HBV 却不一样，它的 RNA 上有个特殊的 N6 - 甲基腺苷（m6A）修饰，这个修饰就像一个 “信号旗”，能吸引来 m6A 阅读蛋白 YTHDF2，YTHDF2 又把 ISG20 招募过来，形成一个 “降解小团队”，专门对付 HBV 的 RNA5。
poly (A) 尾巴和 PABPs 的 “守护联盟”
poly (A) 尾巴和与它结合的 poly (A) 结合蛋白（PABPs）也参与了这场 “战斗”。PABPs 会结合在 RNA 的 poly (A) 尾巴上，把 RNA 的 3’端 “保护” 起来，让 ISG20 没办法靠近。通过 RNA - seq 分析细胞转录本，研究人员发现，ISG20 主要影响的细胞 RNA 是组蛋白编码的 mRNA。这些组蛋白 mRNA 没有 poly (A) 尾巴，只有一个短的茎环结构，这说明 poly (A) 尾巴对 RNA 抵抗 ISG20 的降解很重要，而茎环结构的保护效果可能不如 poly (A) 尾巴6。
RNA 二级结构的 “神秘力量”
RNA 的二级结构也和 ISG20 的作用密切相关。Usutu 病毒（USUV）是一种蚊媒黄病毒，它很特殊，能抵抗 ISG20 的限制。研究发现，这是因为它基因组的 3' 非翻译区（3'UTR）有一个特殊的哑铃结构 DB2，这个结构就像一个坚固的 “盾牌”，能帮病毒 RNA 躲过 ISG20 的攻击。而其他黄病毒，像登革热病毒（DENV）、寨卡病毒（ZIKV）和西尼罗河病毒（WNV），虽然 3'UTR 也有复杂结构，但还是会被 ISG20 降解。研究人员猜测，RNA 二级结构对 ISG20 降解的敏感性可能和结构的热力学稳定性有关。比如，Mopeia 病毒（MOPV）3' 区域有个非常稳定的茎环结构（ΔG < - 40 kcal/mol），就特别抗 ISG20 的降解，而组蛋白的茎环结构稳定性差一些，就容易被降解。不过，HBV 又是个例外，它的一个茎环结构不但不会抵抗 ISG20，反而能帮助 ISG20 识别并降解病毒 RNA，只不过这个茎环结构本身很 “顽强”，不会被 ISG20 降解789。
研究人员通过这些研究得出结论，RNA 的化学修饰、二级结构以及和 RNA 结合的蛋白，尤其是结合在 3' 端的蛋白，都是调节 RNA 对 ISG20 敏感性的关键因素。这些因素之间的平衡，可能决定了某一种 RNA 是会被 ISG20 降解，还是能逃过一劫10。
不过，这项研究也引出了很多新问题。比如说，RNA 的化学修饰一般发生在 mRNA 内部，它是怎么保护 RNA 的 3' 端不被 ISG20 降解的呢？是单纯地挡住 ISG20，还是会招募其他细胞蛋白来帮忙 “保护” RNA 呢？PABP1 能保护一些 RNA 不被 ISG20 降解，但很多有 poly (A) 尾巴的病毒 RNA 还是会被降解，这又是为什么呢？有些病毒会在自己的基因组上 “披上” 病毒来源的伴侣蛋白，这对 ISG20 识别和降解病毒 RNA 有什么影响呢？还有，对于那些在病毒工厂里复制 RNA 的病毒，ISG20 什么时候、怎么进入病毒工厂发挥作用呢？另外，RNA 其实不是直线型的，它的 3’和 5’非翻译区之间可能有特殊联系，这种联系对 ISG20 抵抗和病毒 RNA 的翻译有什么影响呢？而且，ISG20 在体外实验和细胞内实验中的表现不一样，在体外它能降解所有 RNA 底物，可在细胞里却能保护细胞 RNA，这中间是不是有什么未知的细胞控制机制在起作用呢？毕竟，ISG20 过度表达会导致细胞死亡，所以肯定有什么 “开关” 在调节它的活性1112。
总的来说，这项研究让我们对 ISG20 这个抗病毒 “小卫士” 有了更深入的了解。它揭示了病毒为了逃避 ISG20 的攻击，想出了各种各样巧妙的办法，也让我们看到了 RNA 世界的复杂和神秘。虽然还有很多问题没解决，但这些发现为我们进一步研究病毒和人体免疫系统的相互作用指明了方向。未来，研究人员可以针对这些问题继续探索，说不定哪天就能找到新的抗病毒靶点，开发出更有效的抗病毒药物，帮助人类更好地对抗病毒感染，守护我们的健康。
