PUS10 通过 tRNA 片段调控反转录转座子驱动的炎症机制研究

【字体: 时间:2025年05月22日 来源:Cell Reports 7.5

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  该综述探讨假尿苷合成酶 PUS10 通过调控 tRNA 衍生小 RNA(tdRs)影响固有免疫的机制。PUS10 缺失会破坏 tdRs 平衡,激活反转录元件表达,促使 RNA-DNA 杂交体积累,通过 cGAS-STING 通路引发炎症,且其功能异常与人类自身免疫疾病(如炎症性肠病)相关,为相关疾病机制研究提供新方向。

  

研究背景与目的


假尿苷合成酶(PUSs)在发育和疾病中具有重要作用,但其在应激下如何调控基因表达尚不完全明确。本研究聚焦 PUS10,探索其在细胞固有免疫中的非常规作用,及其通过 tRNA 衍生小 RNA(tdRs)调控反转录转座子(TEs)与炎症的关系。

关键实验方法与结果


  1. Pus10 敲除小鼠模型构建与表型分析
    构建 Pus10 全身敲除(KO)小鼠,发现其无明显发育异常,但胚胎成纤维细胞(MEFs)中干扰素刺激基因(ISGs)显著上调,呈现抗病毒反应增强,且对慢病毒转导抗性增加。转录组分析显示炎症相关通路富集,提示 Pus10 在免疫稳态中起关键作用。

  2. PUS10 与 tdRs 的相互作用
    通过 iCLIP-seq 发现 PUS10 主要结合 tRNA,调控特定 tdR 子集(如 tdR-5-GlyGCC)的丰度。Pus10 缺失导致 tdR-5-GlyGCC 等 5' 端 tdRs 显著减少,而小 RNA 测序验证了 tdRs 谱的改变,且与 tRNA 整体水平无关,表明 PUS10 特异性影响 tdR 加工。

  3. 翻译与反转录转座子表达调控
    Pus10KO 细胞中蛋白质合成速率增加,翻译效率提升,伴随内源性反转录病毒(ERVs)和 LINE 元件表达上调,SINE 元件下调。表观遗传分析显示 ERV 启动子区 H3K4me3 水平升高,提示染色质激活参与 TE 去抑制。

  4. RNA-DNA 杂交体与 cGAS-STING 通路激活
    Pus10 缺失导致 RNA-DNA 杂交体在核质积累,激活 cGAS-STING 通路,表现为磷酸化 IRF3(p-IRF3)升高。抑制 cGAS 或 STING 可部分逆转 ISG 表达,表明杂交体通过该通路驱动炎症。外源性补充 tdR-5-GlyGCC 可恢复杂交体水平及 ERV 表达,提示 tdRs 直接参与调控。

  5. 造血干细胞与炎症应激反应
    在造血干细胞(HSCs)中,Pus10KO 导致 IFN-α/γ 信号通路富集,且在聚肌胞(poly I:C)诱导的炎症应激下,Pus10KO 小鼠的 HSPCs 重建能力增强,提示 PUS10 影响 HSC 对炎症的耐受性。

  6. 人类自身免疫疾病关联
    人类数据显示,PUS10 基因特征与系统性红斑狼疮(SLE)、克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC)等疾病的炎症基因谱负相关。UC 患者结肠活检中 PUS10 蛋白水平降低,伴随 tdR-5-GlyGCC 减少和 ISGs 上调,且 Pus10KO 小鼠对 DSS 诱导的结肠炎更敏感,证实其临床相关性。


机制总结与意义


PUS10 通过维持 tdR-5-GlyGCC 等特定 tdRs 的丰度,抑制反转录转座子过度表达及 RNA-DNA 杂交体积累,从而调控 cGAS-STING 介导的固有免疫反应。其功能异常可能通过触发 “病毒模拟” 状态,促进自身免疫疾病的发生。该研究揭示了 PUS10-tdR-TE 轴在免疫稳态中的核心作用,为炎症性疾病的发病机制提供了新视角,并提示 tdRs 或成为潜在治疗靶点。

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