重庆医科大黄爱龙、唐开福/医科院北京协和医学院彭小忠团队合作​揭示新冠病毒通过抑制RNAi和RNA剪接诱发肺损伤的分子机制

急性肺损伤是新冠病人死亡的重要原因，老年人感染新冠病毒后重症肺炎发生率和病死率显著高于年轻人，但是其机制尚不清楚。2024年8月13日，Nature Communications以“Research Article”形式在线发表了重庆医科大学黄爱龙/唐开福团队与中国医学科学院北京协和医学院彭小忠团队合作研究成果“N protein-induced Dicer, XPO5, SRSF3, and hnRNPA3 downregulation causes pneumonia”。他们发现新冠病毒N蛋白诱导RNAi途径中关键蛋白（Dicer和XPO5）以及RNA剪接因子（SRSF3和hnRNPA3）的自噬降解，抑制miRNA生物合成和RNA剪接，引发DNA损伤和蛋白毒性应激，最终引起肺损伤。老年人肺组织中Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达下调可能是老年人感染新冠病毒后重症肺炎发生率和病死率显著高于年轻人的重要原因。小分子化合物PJ34和阿那曲唑通过恢复Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达减轻N蛋白诱导的肺损伤。这项研究不仅加深了对新冠肺炎发病机制的理解，也为新冠肺炎的防治提供了新思路。

通过分析GEO数据库中新冠病人相关的转录组测序数据，研究人员发现RNAi途径关键组分和RNA剪接因子在重症和死亡的新冠病人肺组织和M-MDSC细胞中表达下调。利用RNAi和RNA剪接报告系统，研究人员发现新冠病毒抑制RNAi和RNA剪接效率。进一步研究发现新冠病毒N蛋白既能与p62相互作用，也能与RNAi途径关键蛋白（Dicer和XPO5）以及RNA剪接因子（SRSF3和hnRNPA3）相互作用。N蛋白通过促进p62与Dicer、XPO5、SRSF3及hnRNPA3的结合介导这些蛋白的自噬降解。

2008年，唐开福团队首次报道RNAi通路能够调节DNA损伤修复（Tang et al, J Cell Biol），随后国内外大量研究证实抑制RNAi通路关键基因表达能够诱导DNA损伤。另外，大量研究表明抑制RNA剪接也能诱导DNA损伤。研究人员发现新冠病毒N蛋白能够诱导DNA损伤，过表达Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3可以部分缓解N蛋白诱导的DNA损伤。这些结果表明N蛋白通过抑制Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达诱导DNA损伤。

N蛋白通过降低XPO5表达来阻断pre-miRNA从细胞核到细胞质的运输，并通过下调Dicer表达来抑制pre-miRNA向成熟miRNA的加工。因此，N蛋白通过抑制miRNA表达导致蛋白翻译效率整体提高。另外，N蛋白通过抑制SRSF3和hnRNPA3表达降低RNA剪接效率，导致内含子滞留，从而导致不溶性蛋白聚集物产生，诱导蛋白毒性应激。

DNA损伤和蛋白毒性应激通过诱导细胞凋亡、促进炎症因子表达、激活天然免疫系统等机制诱导炎症和组织损伤。在小鼠肺组织中表达N蛋白导致肺损伤，过表达Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3能够减轻N蛋白诱导的肺损伤；敲低Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3则会加重N蛋白诱导的肺损伤。这些结果说明N蛋白通过抑制Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达诱导肺损伤。

研究人员发现随着年龄增长，小鼠肺组织中Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达降低。与年轻小鼠相比，在老龄小鼠肺组织中表达N蛋白引起的肺损伤更为严重。这些结果说明：老年人肺组织中Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达下调可能是老年人感染新冠病毒后重症肺炎发生率和病死率显著高于年轻人的重要原因。

有趣的是，研究人员发现两种小分子化合物能够缓解N蛋白诱导的肺损伤。PJ34（一种PARP抑制剂）能够抑制N蛋白与Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3结合，阻断N蛋白诱导的Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3自噬降解，从而减轻DNA损伤和蛋白毒性应激，缓解N蛋白引起的肺损伤。阿那曲唑（一种用于晚期乳腺癌治疗的芳香酶抑制剂）通过上调Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达减轻N蛋白诱导的肺损伤。

N蛋白诱导肺损伤的分子机理

综上所述，N蛋白通过诱导Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的自噬降解导致DNA损伤和蛋白毒性应激，从而引起肺损伤。PJ34和阿那曲唑通过回复Dicer、XPO5、SRSF3和hnRNPA3的表达缓解N蛋白诱导的肺损伤。该研究可能为新冠肺炎的治疗提供一种新方案，也提示表达N蛋白的新冠疫苗可能具有较强的毒副作用。

重庆医科大学黄爱龙教授、唐开福研究员和中国医学科学院北京协和医学院彭小忠教授是本文的共同通讯作者。重庆医科大学博士后罗雨薇、硕士研究生周江鹏和姬宏宇、中国医学科学院北京协和医学院许豆豆博士为本文的共同第一作者。本研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、重庆医科大学未来医学青年创新团队项目、重庆医科大学科学技术创新项目、重庆市博士后自然科学基金等项目资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51192-1#Sec48