内源性RNA Rmrp预二聚化TLR3：揭示自身核酸调控天然免疫的新机制

《Cell Research》：Self-RNA Rmrp pre-dimerizes TLR3 for immune activation

本研究揭示了内源性长链非编码RNA Rmrp在早期内体中与TLR3结合，诱导其预二聚化，从而“预激活”TLR3，使其具备识别外源性dsRNA并启动抗病毒信号的能力。该发现不仅阐明了自身核酸调控天然免疫的新机制，也为治疗自身炎症性疾病提供了潜在靶点。

　　

在人体这个复杂的防御系统中，Toll样受体（Toll-like receptors, TLRs）如同驻扎在细胞内的哨兵，专门负责识别入侵的病原体。其中，位于内体（endosome）中的TLR3，是识别双链RNA（dsRNA）的关键分子，而双链RNA是许多病毒在复制过程中产生的标志性物质。当TLR3识别到病毒RNA后，会启动一系列信号转导，最终诱导细胞产生干扰素和炎症因子，从而清除病毒。

然而，一个长期困扰科学家的问题是：细胞自身也含有大量的RNA，这些“自己人”的RNA是如何避免被TLR3误认为是“敌人”而引发自身免疫攻击的？反过来，这些内源性RNA是否也在默默地为TLR3的“站岗放哨”提供支持？Zhang等人在《Cell Research》上发表的最新研究，为我们揭开了这个谜团的一角。他们发现，一个名为Rmrp的内源性长链非编码RNA（lncRNA），在早期内体中扮演了“引路人”的角色，它通过与TLR3结合，诱导其形成预二聚体，从而为TLR3后续识别外源性病毒RNA做好了准备。

关键实验方法

本研究综合运用了多种分子生物学、细胞生物学和结构生物学技术。研究人员首先通过RNA免疫沉淀测序（RIP-seq）在Raw264.7小鼠巨噬细胞中筛选出与TLR3结合的内源性RNA。随后，在多种人和小鼠细胞系中通过基因敲低（knockdown）和基因敲除（knockout）技术，结合流感病毒感染模型，验证了Rmrp在TLR3信号通路中的功能。在机制层面，通过RNA pull-down、免疫共沉淀（Co-IP）和冷冻电镜（cryo-EM）技术，阐明了Rmrp与TLR3的相互作用及其诱导二聚化的分子机制。

研究结果

1. Rmrp是TLR3的关键内源性结合RNA，对TLR3信号通路至关重要

研究人员首先在巨噬细胞中系统性地筛选了与TLR3结合的RNA，发现Rmrp是结合最紧密的内源性RNA，并且在内体中高度富集。功能实验表明，无论是在细胞系中敲低Rmrp，还是在髓系条件性敲除Rmrp的小鼠（Rmrpf/f/Lyz2Cre）中，TLR3介导的抗病毒信号通路均被显著削弱。这证明Rmrp不仅是TLR3的“伙伴”，更是其发挥功能所必需的。

2. Rmrp在早期内体中与未切割的TLR3结合，并诱导其预二聚化

TLR3在从内质网合成后，需要转运到内体/溶酶体中，在酸性环境下被组织蛋白酶（cathepsin）切割后才能被完全激活。研究人员发现，Rmrp主要与早期内体中的、尚未被切割的全长TLR3结合。更关键的是，他们发现TLR3在细胞中天然就存在二聚体形式，这与之前认为的TLR3以单体形式存在的观点不同。进一步实验证实，Rmrp的缺失会导致TLR3二聚体减少、单体增多；而过表达Rmrp则会促进TLR3二聚体的形成。有趣的是，外源性dsRNA或病毒感染并不能改变TLR3的二聚化状态，这表明Rmrp是诱导TLR3预二聚化的“幕后推手”。

3. 冷冻电镜结构揭示Rmrp诱导TLR3二聚化的两种构象

为了从原子层面理解Rmrp如何“改造”TLR3，研究人员解析了Rmrp与TLR3胞外域（ECD）的冷冻电镜结构。他们发现，在pH 6.0的酸性环境下，Rmrp与TLR3形成了两种主要的复合物构象：

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  延伸构象（Elongated conformation）： 这种构象与经典的活性TLR3二聚体非常相似，两个TLR3分子的C末端相互靠近，形成蛋白质-蛋白质相互作用。这种构象非常稳定，即使在Rmrp被降解后，TLR3依然能维持二聚体状态。
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  重叠构象（Lapped conformation）： 这是一种全新的构象，完全由RNA-蛋白质相互作用驱动，两个TLR3分子的C末端是分开的。

4. 结构指导的突变实验验证了Rmrp-TLR3界面的功能重要性

通过比对结构，研究人员发现Rmrp与TLR3的结合界面与dsRNA-TLR3的结合界面高度相似，但存在一个关键差异：TLR3上的一个特定赖氨酸残基（K42）似乎对Rmrp的结合至关重要。为了验证这一点，他们构建了TLR3 K42A突变体。实验结果显示，虽然TLR3 K42A突变体仍然能够结合外源性dsRNA，但它无法介导下游的信号转导。这表明，阻断Rmrp与TLR3的相互作用，足以抑制TLR3介导的炎症反应。

结论与讨论

这项研究提出了一个全新的TLR3激活模型：在早期内体中，内源性RNA Rmrp作为“引物”，通过与全长TLR3结合，诱导其形成预二聚体。随着内体酸化，Rmrp从TLR3上解离并被降解，而预形成的TLR3二聚体则被“武装”起来，具备了识别外源性dsRNA并启动抗病毒信号的能力。这一发现不仅揭示了自身核酸在调控天然免疫中的新功能，也解释了TLR3在体内高效识别病毒RNA的分子基础。

更重要的是，该研究为治疗自身炎症性疾病提供了新的思路。由于TLR3的过度活化与多种自身免疫病相关，靶向Rmrp-TLR3相互作用，可能提供一种比直接抑制TLR3更安全、更特异的治疗策略，从而避免对机体整体抗病毒能力的过度抑制。