HIV-1转录本反向剪接产生多种环状RNA以促进病毒复制的机制研究

本期推荐：HIV-1通过反向剪接生成circRNAs的新机制

　　

在病毒与宿主的永恒博弈中，HIV-1以其复杂的基因调控策略持续挑战着科学家的认知。近年来，环状RNA(circRNAs)作为基因调控的新星分子，在癌症和神经疾病等领域备受关注，但病毒尤其是RNA病毒能否产生功能性circRNAs仍是未解之谜。传统观点认为RNA病毒因缺乏细胞核的剪接机制难以生成circRNAs，然而HIV-1作为逆转录病毒，其DNA前病毒整合入宿主基因组后依赖宿主RNA聚合酶II进行转录，这为探索病毒circRNAs提供了独特窗口。美国Christopher Mauer、Sean Paz和Massimo Caputi团队在《npj Viruses》发表的研究，首次系统揭示了HIV-1通过反向剪接产生circRNAs的分子机制及其在病毒复制中的关键作用。

研究团队采用多组学联用策略：通过生物信息学预测HIV-1转录本的潜在反向剪接位点；设计特异性引物进行RT-PCR和Sanger测序验证circRNAs存在；利用RNase R消化实验证实其环状特性；建立荧光素酶报告系统验证circRNA-miRNA相互作用；通过病毒载量测定和感染性滴度分析评估功能影响。实验样本包括HIV-1感染的RevCEM-D4细胞系和6例健康供体的原代CD4⁺T细胞。

研究结果显示：HIV-1可产生15种circRNAs。通过分析HIV-1复杂的可变剪接模式，研究人员预测并验证了由3个主要供体和6个主要受体剪接位点组合产生的15种circRNAs。这些circRNAs在RNase R消化实验中表现出典型抗性，证实其环状结构。circRNA-miRNA互作网络调控病毒复制。生物信息学预测结合实验验证发现，8种HIV circRNAs含有miR-6727-3p和miR-4722-3p的结合位点。荧光素酶报告系统显示这些circRNAs可特异性结合并抑制这两种miRNA的活性。功能实验证实circRNAs促进病毒复制。在原代CD4⁺T细胞中，表达含有miRNA结合位点的circRNA（如CirR）可使病毒产量增加2-3倍，而miR-6727-3p/miR-4722-3p过表达则显著抑制病毒复制。感染后miRNA表达动态变化。HIV-1感染诱导原代CD4⁺T细胞中miR-6727-3p和miR-4722-3p表达上调，暗示其可能参与天然抗病毒反应。

这项研究开创性地揭示了整合型逆转录病毒产生功能性circRNAs的分子机制，阐明了HIV-1通过"分子海绵"作用逃逸宿主miRNA监控的新策略。特别值得注意的是，circRNAs所含的外显子2/3序列虽在线性mRNA中功能未知，却在环状结构中发挥关键调控作用，这为理解HIV基因组"暗物质"的功能提供了新视角。研究发现circRNAs表达水平在感染者间存在显著差异，可能解释临床观察到的病毒复制异质性。从转化医学角度看，针对病毒circRNAs设计的反义寡核苷酸(ASOs)或可成为新型抗HIV制剂，而circRNA-miRNA互作网络中的关键节点如P2RY8/c-Myc通路可能成为干预靶点。该研究不仅拓展了对病毒-宿主互作的认识，也为其他逆转录病毒研究提供了范式参考。