**tRNA修饰在T细胞免疫中的新兴角色：翻译控制、代谢适应与自身免疫病理的机制交汇**

《Trends Open》：Emerging role of tRNA modifications in T cell biology

　　

tRNA（转运RNA）是细胞中含量最丰富的RNA，其在转录后受到修饰酶的广泛化学修饰，这些修饰可精细调控tRNA的稳定性和解码能力。tRNA修饰历来被视为管家功能特征，但越来越多的研究将其与T细胞的分化、增殖以及在免疫疾病中持续发挥效应功能联系起来。然而，对其机制的理解仍然有限。本文中，研究人员将tRNA修饰置于免疫表观转录组学（epitranscriptomics，研究RNA化学修饰调控基因表达的学科）的核心位置，综述了选定的tRNA修饰如何在T细胞活化过程中重编程翻译输出和免疫代谢（immunometabolism，免疫细胞的代谢调控）。研究人员进一步提出，支持呼吸链蛋白合成的线粒体tRNA（mt-tRNA）修饰可能在经典线粒体综合征之外，报告并潜在塑造T细胞在自身免疫（autoimmunity）中的呼吸能力。优先发展可操作的体内（in vivo）策略以靶向T细胞中的tRNA修饰通路，对于发现新的治疗靶点至关重要。

**论文解读**

**一、研究背景与意义**

tRNA作为细胞中含量最丰富的RNA分子，在翻译过程中充当mRNA密码子与对应氨基酸之间的接头分子。tRNA在转录后受到广泛化学修饰，已报道的超过200种RNA修饰中约80%为tRNA修饰。长期以来，这些修饰被视为维持翻译机器正常运转的管家功能特征。然而，近年来免疫学领域的快速进展揭示了RNA修饰失调与多种自身免疫病（autoimmune disease）发病机制之间的关联，包括系统性红斑狼疮（SLE）、类风湿关节炎和炎症性肠病（IBD）。T淋巴细胞（T细胞）是适应性免疫的核心协调者：CD8⁺ T细胞介导抗病毒和抗肿瘤的细胞毒性免疫，而CD4⁺ T细胞协调免疫应答并维持免疫稳态，其异常分化——特别是辅助性T细胞17（Th17）与调节性T细胞（Treg）之间的失衡——与组织病理密切相关。已有研究表明，RNA修饰写入基因的扰动可在狼疮和结肠炎模型中重编程疾病相关的T细胞行为，直接将RNA修饰缺陷与T细胞功能障碍联系起来。然而，大多数研究集中于mRNA修饰N⁶-甲基腺苷（m⁶A），而tRNA修饰在免疫细胞中的贡献远未得到充分关注。正是在这一背景下，研究人员撰写了本综述，旨在将tRNA修饰确立为免疫表观转录组学的核心组成部分，系统梳理tRNA修饰如何通过重编程翻译输出和免疫代谢来塑造T细胞的活化、分化和效应功能，并强调线粒体tRNA修饰在自身免疫中的潜在调控作用，为该领域未来的机制研究和治疗转化提供路线图。

**二、主要技术方法**

本综述整合了多种来源的研究证据。在扰动工具方面，研究人员讨论了RNA干扰（RNAi，包括siRNA和shRNA）介导的基因敲低、基于CRISPR/Cas9的基因编辑以及条件性Cre-loxP小鼠模型（如Trmt61a^flox/flox; Cd4Cre和Mettl1^flox/flox; Cd19Cre等），这些技术被用于在特定免疫细胞亚群中实现tRNA修饰酶的条件性缺失。在检测技术方面，纳入了先进的tRNA测序方法，包括QuantM-tRNA-seq、mim-tRNAseq、OTTR-seq和Nano-tRNAseq，以及高效液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）用于tRNA修饰丰度的定量检测。文中涉及的临床队列包括SLE病例-对照队列、胃癌队列和非小细胞肺癌（NSCLC）样本等。

**三、研究内容与发现**

**（1）重新审视免疫学中的tRNA修饰**

研究人员指出，tRNA修饰不应再被视为简单的管家特征，而应被理解为T细胞感知和适应外部信号的表观转录组学界面。最近证据表明，tRNA摆动尿苷修饰5-甲氧羰基甲基-2-硫代尿苷（mcm⁵s²U）可改善含m⁶A密码子的解码效率，通过减少核糖体减速和碰撞来限制m⁶A相关转录本降解，提示tRNA修饰可能通过调节mRNA修饰的功能输出来影响T细胞相关的基因调控。在头颈部鳞状细胞癌中，5-甲基胞嘧啶（m⁵C）写入酶NSUN2的表达与转录组T细胞活化评分呈负相关，且NSUN2水平显著修饰了T细胞活化状态与患者生存之间的关联。

**（2）与T细胞功能相关的tRNA结构与生物合成**

tRNA修饰的调控影响力取决于其在tRNA支架中的结构位置及其在生物合成过程中的安装时机。修饰位于tRNA核心区域（如D臂和T臂）可稳定L形三级结构，防止未修饰转录本降解；而位于反密码子环的修饰则平衡解码相互作用。在人类细胞中，THUMP结构域蛋白1（THUMPD1）缺失会导致N⁴-乙酰胞苷（ac⁴C₁₂）修饰丧失，使成熟tRNA对应激诱导的降解敏感，从而减少可用于氨酰化和高效翻译的功能性tRNA库。此外，tRNA生命周期还包括受调控的切割通路：氧化应激下血管生成素（angiogenin）切割成熟tRNA产生应激诱导的tRNA半分子（tiRNA），抑制帽依赖性翻译起始。在活化T细胞中，RNA结合蛋白SLFN2（Schlafen家族成员2）保护功能性tRNA库免受氧化应激切割，维持克隆扩增所需的蛋白合成能力；SLFN2缺失导致短tiRNA过度积累并选择性损害IL-2受体翻译。同时，T细胞活化可促进特定tRNA衍生片段（tRF）通过细胞外囊泡选择性输出，而狼疮相关干扰素-α（IFN-α）信号调节CD4⁺ T细胞中tRF-3009并连接至氧化磷酸化（OXPHOS）。

**（3）T细胞活化过程中的动态tRNA修饰程序**

*T细胞活化重塑tRNA库和密码子使用：* 原代T细胞的直接分析显示，早期活化伴随tRNA丰度和修饰状态的协调重塑。活化T细胞经历转录组和tRNA库的协同转变，包括富集与快速生物合成中密码子使用需求匹配的特定tRNA种类。最强的重塑出现在增殖高峰期（抗CD3/CD28刺激后约72小时内），随后在分化阶段恢复至基线水平。两种具有解码保真度功能的反密码子环修饰——tRNA^Phe上的怀丁苷（yW）和tRNA^Lys上的2-甲硫基-N⁶-苏氨酰氨基甲酰腺苷（ms²t⁶A）——在活化早期显著下降，提供了快速分裂T细胞为何可能容忍受控翻译严谨性松弛的解释。

*tRNA修饰调控T细胞周期进入：* 延伸体复合物亚基3（Elp3）在T细胞活化过程中表达增加，支持在特定胞质tRNA第34位摆动尿苷上安装5-氨甲酰甲基（ncm⁵）和5-甲氧羰基甲基（mcm⁵）侧链，包括mcm⁵s²U。Elp3缺失通过促进整合应激激活转录因子4（Atf4）的过度活化，延迟初始CD4⁺ T细胞进入首个细胞周期，减少扩增并损害滤泡辅助性T细胞（T_FH）应答。甲基转移酶样蛋白1（METTL1）敲除增加小鼠胚胎干细胞和肝内胆管癌（ICC）细胞中G2期细胞比例并减缓增殖，支持METTL1依赖的N⁷-甲基鸟苷（m⁷G）tRNA修饰在细胞周期控制中的作用；METTL1介导的m⁷G重塑异常也促进SLE中自身反应性B细胞应答。

*tRNA修饰在应激反应中调控T细胞免疫：* T细胞免疫在肿瘤微环境（TME）等内源性应激环境中执行，缺氧、营养限制、氧化应激和炎症细胞因子对生物合成和蛋白质量控制施加直接限制。来自真核模型的原理验证表明，氧化应激可重编程tRNA修饰状态，从而驱动应激适应性转录本的密码子偏倚翻译。N¹-甲基腺苷58位（m¹A₅₈）修饰由胞质甲基转移酶复合物TRMT6/TRMT61A催化安装。初始CD4⁺ T细胞退出静息状态并遭遇抗原时，迅速上调TRMT6/TRMT61A并在特定tRNA亚群上安装m¹A₅₈。这些早期m¹A修饰的tRNA加速翻译延伸，使Myc蛋白及其他关键代谢调节因子的高效产生无需相应mRNA水平显著增加，从而促进CD4⁺ T细胞增殖和功能分化。TRMT61A基因缺失降低Myc蛋白水平，导致细胞周期停滞并削弱CD4⁺ T细胞增殖性爆发，减轻体内T细胞驱动的病理。在胃癌队列中，高m¹A评分与免疫抑制性微环境相关，富集耗竭的TIM-3⁺ PD-1⁺ T细胞，且对免疫检查点抑制剂（ICI）反应较差。

**（4）tRNA修饰在T细胞代谢-翻译界面中的作用**

*tRNA修饰连接营养感知与炎症性T细胞输出：* m⁵C是一种存在于mRNA、tRNA、rRNA和其他非编码RNA中的丰富RNA修饰，由NSUN家族和DNA甲基转移酶同源物2（DNMT2）催化。葡萄糖可直接结合并激活NSUN2，促进靶RNA的m⁵C修饰并维持TREX2（一种降解异常胞质DNA的3′–5′外切核酸酶）的表达。NSUN2-TREX2轴通过防止免疫刺激性胞质DNA积累来抑制cGAS–STING通路的激活。在小鼠急性移植物抗宿主病（aGVHD）模型中，供体T细胞中m⁵C水平升高；DNMT2基因缺失降低了脾脏T细胞的tRNA m⁵C水平，减轻aGVHD严重程度并显著降低IFN-γ和TNF-α等促炎细胞因子，表明DNMT2介导的m⁵C通过削弱m⁵C依赖的应激切割保护来改变炎症蛋白合成所需的功能性tRNA库。

*tRNA修饰将胆固醇生物合成与细胞毒性功能联系起来：* TRMT61A通过促进ATP柠檬酸裂解酶（胆固醇生物合成中的关键酶）的高效翻译来支持CD8⁺ T细胞的增殖和细胞毒性活性。TRMT61A缺失降低胆固醇产量并削弱效应功能和肿瘤控制，这些缺陷可被胆固醇补充所挽救。

**（5）线粒体tRNA修饰作为T细胞功能和自身免疫病的潜在生物标志物**

*复杂的mt-tRNA系统：* 人类线粒体基因组仅编码22个mt-tRNA，需合成13个必需的呼吸链复合物亚基以支持线粒体翻译和OXPHOS。mt-tRNA修饰稳定mt-tRNA结构并增强解码效率。22个人类mt-tRNA据报道携带18种修饰类型，分布于137个位点。

*mt-tRNA功能障碍相关的免疫疾病：* 在SLE病例-对照队列中，推定的致病性mt-tRNA变异在患者中富集，携带候选变异的转线粒体细胞杂交体显示ATP输出和线粒体膜电位降低，ROS升高。mt-tRNA可形成双链RNA种类逃逸至胞质，触发MDA5-MAVS信号诱导I型干扰素程序，与干燥综合征等自身免疫病相关。biallelic tRNA核苷酸转移酶1（TRNT1）突变导致铁粒幼细胞性贫血伴B细胞免疫缺陷、周期性发热和发育迟缓（SIFD），并伴有CD8⁺ T细胞增加、CD4⁺效应记忆细胞升高和循环T_FH细胞减少。

*mt-tRNA修饰在T细胞命运和功能中的潜在作用：* 在携带致病性mt-tRNA C5024T变异的小鼠模型中，该变异在淋巴细胞活化和扩增过程中被选择性清除，导致免疫攻击后记忆T细胞和B细胞中突变负荷降低；同一研究中该突变与活化后代谢重塑受损和CD8⁺ T细胞效应输出减少相关。值得注意的是，Treg抑制功能与呼吸链完整性紧密耦合，线粒体复合物III在Treg细胞中的基因破坏足以导致抑制功能崩溃并引发严重炎症性疾病，提示mt-tRNA修饰失调可能通过削弱线粒体翻译效率侵蚀Treg的代谢操作空间。

**（6）走向治疗应用：靶向T细胞中的tRNA修饰**

*干扰tRNA修饰的技术：* 目前免疫细胞中tRNA修饰酶的直接扰动主要依赖RNAi介导的敲低、基于CRISPR的基因破坏和条件性Cre-loxP小鼠模型。siRNA敲低效果持续时间短，病毒递送的shRNA支持更持久的敲低。CRISPR/Cas9在免疫细胞中的应用仍有限，常与Cre-Lox系统联合用于产生条件性缺失模型以避免全身致死性或混杂效应。胞质tRNA修饰的功能研究已建立了相对清晰的因果联系，而mt-tRNA修饰程序在T细胞中的直接研究仍然罕见。

*靶向tRNA修饰在免疫疾病中的治疗潜力：* TRMT61A过表达改善了CAR-巨噬细胞体内抗肿瘤效果。在ICC细胞中，METTL1驱动的m⁷G修饰促进多形核髓源性抑制细胞积累，METTL1与下游趋化因子通路的联合阻断增强了临床前模型中抗PD-L1疗效。在黑色素瘤中，O-唾液酸糖蛋白内肽酶依赖的t⁶A tRNA修饰缺失激活了先天性免疫信号，以T细胞依赖方式促进CD4⁺和CD8⁺肿瘤浸润淋巴细胞并抑制肿瘤生长。METTL1抑制剂的发现提供了tRNA修饰酶可作为药物靶点的直接证据；DNMT2的选择性变构抑制剂可降低白血病细胞中tRNA m⁵C水平并增加对阿霉素的敏感性。

**四、结论与展望**

过去五年中，在定义tRNA修饰程序如何在淋巴细胞中运作、确定关键修饰酶以及解析这些标记如何调节活化、分化和效应功能方面取得了实质性进展。条件性敲除模型的最新进展使得从将修饰变化与免疫表型相关联推进到在特定淋巴细胞状态下检验其因果作用成为可能。然而，检测tRNA修饰在技术上仍具挑战性——成熟tRNA短小且结构复杂、携带密集且化学多样性的修饰，可能使接头连接产生偏倚、诱导逆转录停顿或错掺。未来需将亚群特异性LC-MS/MS与改进的tRNA测序方法及特定修饰酶的扰动相结合。mt-tRNA修饰被定位为调控T细胞（特别是Treg功能）的重要层面：NSUN3在线粒体tRNA^Met的摆动胞苷C34上催化m⁵C₃₄形成，随后由ALKBH1转化为f⁵C₃₄，扩展解码能力使其识别AUG和AUA密码子；在NSCLC中NSUN3缺失增加了CD8⁺ T细胞对肿瘤细胞的细胞毒性，是未来T细胞mt-tRNA修饰体内研究的潜在切入点。该领域仍处于早期阶段，唯有在相关T细胞亚群和疾病阶段系统性绘制tRNA修饰状态图谱，并将其与建设性扰动和定量功能读数配对，才能从描述性关联推进到理性治疗策略。