《International Journal of Molecular Sciences》：Flipons, Noncoding Transcripts and Retroelements: A Universal Host Defense
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遗传信息的编码既涉及结构，也涉及序列。非蛋白质编码（NCR）RNA通过引导和组装应激特异性蛋白效应器来调节宿主免疫应答，而Flipons则使这些过程能够在不同状态间动态转换。由RNA聚合酶2和3转录的小型非编码RNA通常调节这些通路。miRNA、tRNA片段、
遗传信息的编码既涉及结构，也涉及序列。非蛋白质编码（NCR）RNA通过引导和组装应激特异性蛋白效应器来调节宿主免疫应答，而Flipons则使这些过程能够在不同状态间动态转换。由RNA聚合酶2和3转录的小型非编码RNA通常调节这些通路。miRNA、tRNA片段、mitron、piRNA和内源性小干扰RNA产物将引导效应复合物靶向至其作用目标。这些非编码RNA对可被翻译的RNA亚群进行筛选，其他非编码RNA则通过其所介导的修饰来微调RNA的稳定性、定位和动力学。当这些RNA或其靶标失调时，未加帽的三磷酸RNA、双链RNA（dsRNA）或flipon编码的Z-RNA的积累会激活宿主干扰素应答。这些应答最初被抑制以避免对自身RNA的攻击，但超过阈值后，高度免疫原性的通路即被释放。这些相同的应答无需病原体特异性效应器或既往暴露即可抵抗病毒感染及其他感染，同时清除功能异常的细胞。当这些通用应答无法消退时，会促进一系列病理过程，增加癌症、炎症性疾病和衰老的发生。本综述聚焦于最新发现，阐明这些整合的宿主应答如何由反转录转座子对动物基因组的入侵所驱动并加以利用。
1. 引言
非编码RNA（NCR）在生物学中扮演多种关键角色，但尚未形成共识。核糖体RNA催化氨基酸聚合，7SK调节RNA聚合酶持续性，7SL促进蛋白质跨膜输出。经典观点忽视了NCR在遗传信息编码和基因组防御中的重要作用。
2. Flipons
核酸可通过结构编码遗传信息。能够转换构象的序列称为Flipons，其转换无需序列改变或磷酸骨架断裂。替代结构包括左旋Z-DNA/Z-RNA（合称ZNA）、三链三螺旋和四链G-四联体（GQ）。ZNA和GQ基序富集于启动子和内源性反转录元件（EREs）中。含Zα结构域的蛋白质为验证ZNA功能提供了工具。基因组需具备自我识别能力以防御入侵性复制子，此过程依赖NCR，其起源早于序列特异性核酸结合蛋白。
3. 内源性反转录元件与内部威胁
转座子分为DNA型和RNA型（EREs）。人类基因组中DNA转座子约3700万年前已基本灭绝，而ERE来源序列占人类基因组50%以上。长末端重复（LTR）反转录转座子利用宿主tRNA引物，长散在核元件（LINEs）切割宿主DNA作引物。Solo LTRs和短散在核元件（SINEs）不编码蛋白质，但保留调控序列并竞争LINE反转录酶。二者富含转录因子结合位点和flipons。反转录转座子插入是随机的：SINEs靶向活性基因，LINEs和LTRs积累于基因间区。免疫应答最初塑造为抑制LTR、LINE和SINE，现保护宿主免受多种威胁。
3.1 RPOL3与转录
RPOL3转录依赖转录单位内A和B启动子序列，TFIIIC复合物作为锚定物促进RPOL3快速周转。转录本具有未加帽的5′三磷酸末端，被SRP9/14遮蔽以免激活视黄酸诱导基因I（RIG-I）样受体（RLR）。3′端由La蛋白保护。
3.2 RPOL3转录本的加工
tRNA片段（tRFs）是古老调控系统。双链结构的tRF可被Argonaute（AGO）成熟复合物（AMC）装载，其几何结构决定装载效率，TψC-受体茎长度满足11–12碱基阈值。tRF优先与AGO1、3、4结合。Dicer生成的片段可经RISC装载复合物（RLC）装载至AGO2。8–9碱基对的D-反密码子茎过短，其片段通过其他机制发挥作用，如抑制ADAT脱氨、结合核仁素或EEF1A1。tRNA还通过引物位点结合抑制LTR反转录转座子体细胞传播。
4. 细胞应激与tRNA片段结构
应激时血管生成素从RNH1抑制中释放，RNase L被2′,5′-寡腺苷酸（2-5A）激活，tRF产生增加。tRF可形成GQ和二聚体结构影响其功能和定位。热休克反应中AGO定位于应激颗粒，AGO2被ADP-核糖基化灭活；HSP90β与折叠蛋白互作减少AMC装载，从而解除应激基因mRNA的AGO依赖性抑制。
5. RPOL3、RPOL2与SINE转录本
SINEs由RPOL3和RPOL2转录。未应激细胞中多数SINE转录本由RPOL2合成，插入反向重复形成dsRNA，影响剪接、稳定性和翻译。
5.1 RPOL3通过Alu元件在应激条件下调节SINE转录
正常细胞中SINE被SUV39H1介导的可逆组蛋白标记沉默，DNA甲基化则永久沉默。约130万个Alu中仅约1300个RPOL3转录本可检测。SINEs获得转录因子结合位点并可形成ZNA、三链和GQ等flipons。热休克和病毒感染激活RPOL3依赖的Alu表达，未加帽RNA触发RIG-I导向的干扰素应答。
5.2 RPOL3在应激条件下对RPOL2转录的调控
Alu RNA通过模拟RPOL2延伸复合物阻断RPOL2与启动子DNA的接触（Kd约20 nM）。应激时Alu在热休克蛋白表达前数小时快速表达。RPOL3也在某些情况下促进RPOL2转录：约20%活性Alu位于RPOL2转录单位2 kb内，维甲酸（RA）受体结合Alu左臂DR2基序，约18000个Alu-DR2位于基因5′端±10 kb窗口内。DR2诱导的Alu转录本经Dicer加工后与AGO3结合，组装EDC4复合物，促进XRN1介导的mRNA降解，终止干细胞多能性。
6. RPOL3介导的反转录转座子防御与RNA:DNA Flipons
应激产生的RPOL3转录本可作为ERE反转录酶底物生成RNA:DNA杂合体（RDHs）激活免疫应答。细胞质RDH不依赖RPOL2产生的R-loop损伤，可能由LINE-1反转录酶通过poly(dA)段生成。反转录酶抑制剂可阻止狼疮患者粒细胞中RDH积累。RDH可能激活cGAS或ZNA结合蛋白1（ZBP1）传感器，触发细胞死亡或慢性炎症。
7. RPOL3转录本与DNA Flipons
高转录率驱动Z-DNA形成，RPOL3亚基可能识别并重新起始转录复合物组装。成对SINEs通过局部超螺旋调节核小体定位：上游负超螺旋促进核小体结合，下游正超螺旋导致核小体脱离。紧密排列的直接重复可形成RPOL3转录列车；反向重复则产生高强度的正或负超螺旋，驱动flipons（Z-DNA、GQ、发夹）转换。EREs富集flipons，实验已证实SINE、LINE和LTR中的Z-DNA和GQ结构。RNA可反式调节flipon构象，形成三链或R-loop。
8. RPOL2产生的NCR在
