Rigi-KO 基因敲除小鼠

RIG-I，全称为Retinoic acid-inducible gene I，是一种关键的胞浆模式识别受体。它包含两个CARD结构域、一个RNA解旋酶结构域和一个C末端结构域。RIG-I在抗病毒天然免疫中起着核心作用，通过识别外源性病毒RNA/DNA来启动抗病毒免疫反应。然而，一些研究也表明，RIG-I的激活可能导致不同器官和组织的损伤。近期的研究发现，RIG-I参与了癌症、狼疮性肾炎、免疫球蛋白A肾病、克罗恩病和动脉粥样硬化等多种疾病的发生发展。这些报告表明，RIG-I不仅参与了抗病毒信号通路，也对非病毒性感染疾病产生影响。RIG-I在免疫细胞和非免疫细胞中广泛表达，包括平滑肌细胞、内皮细胞和心肌细胞。RIG-I的结构、激活、信号通路及其在心血管疾病中的作用，对于心血管疾病新型治疗药物的研发具有重要意义。

RIG-I在髓系分化中也发挥着重要作用。研究发现，RIG-I在急性早幼粒细胞白血病（APL）细胞中上调，并被全反式维甲酸（ATRA）诱导的粒系分化所增强。RIG-I可以识别病毒特异性5'-ppp双链RNA（dsRNA），并激活I型干扰素信号通路，参与先天免疫。此外，RIG-I还与内源性RNA相互作用，影响细胞分化和成熟。例如，在ATRA处理的APL细胞中，RIG-I可以结合TRIM25 mRNA，增强TRIM25转录本的稳定性，并通过IFN刺激反应元件增加TRIM25的转录表达。此外，RIG-I还激活ISG15修饰途径中的其他关键基因，如ISG15修饰酶和ISG15蛋白底物连接酶，从而促进ISG15修饰途径的激活。RIG-I与STAT1/2和干扰素调节因子1（IRF1）协同作用，共同促进ISG15修饰途径的激活，这对于ATRA或RIG-I诱导的细胞分化至关重要[1]。

RIG-I还能够识别和激活环状RNA（circRNA）。研究发现，将体外合成的circRNA转染入哺乳动物细胞中，可以强烈诱导先天免疫基因的表达，并提供抗病毒感染的保护作用。RIG-I是识别外源circRNA所必需的，并且RIG-I和外源circRNA在细胞质焦点中共聚集。circRNA激活先天免疫不依赖于5'三磷酸、双链RNA结构或外源circRNA的一级序列。相反，自我与非自我的区分取决于circRNA的剪接内含子。使用人类内含子表达外源circRNA序列可以消除免疫激活，成熟的人类circRNA与多种RNA结合蛋白相关，反映了其内源性剪接和生物合成。这些结果表明先天免疫系统可以感知circRNA，并强调了内含子作为自我与非自我身份的仲裁者[2]。

RIG-I的激活受到多种因素的调节。例如，DNA传感器IFI16可以通过直接结合和招募RNA聚合酶II到RIG-I启动子来正向上调RIG-I的转录。IFI16还通过其HINa结构域与流感病毒RNA结合，并通过其PYRIN结构域与RIG-I蛋白结合，从而促进流感病毒诱导的K63连接多泛素化和RIG-I的激活。这些结果表明，IFI16是流感病毒感染过程中RIG-I信号的正向调节因子，突出了它在流感病毒和其他RNA病毒感染中RLR介导的先天免疫反应中的作用[3]。

RNA解旋酶RIG-I在双链RNA诱导的先天抗病毒反应中起着重要作用。RIG-I编码一个DExD/H盒RNA解旋酶，它包含一个caspase募集结构域。一个具有完整ATP酶活性的解旋酶结构域负责dsRNA介导的信号传导。caspase募集结构域传递“下游”信号，导致转录因子NF-κB和IRF-3的激活。随后，这些因子的基因激活诱导了抗病毒功能，包括I型干扰素的产生。因此，RIG-I在检测和随后的复制病毒基因组的消除中起着关键作用[4]。

ZCCHC3是一种锌指蛋白，可以与RNA结合并促进病毒RNA的感知和RIG-I样受体（RLRs）的激活。ZCCHC3缺乏显著抑制RNA病毒触发的下游抗病毒基因的诱导，ZCCHC3缺乏的动物更容易受到RNA病毒感染。ZCCHC3与RIG-I和MDA5相关，并在调节RIG-I和MDA5活性的两个不同过程中发挥作用。ZCCHC3与dsRNA结合，增强RIG-I和MDA5与dsRNA的结合。ZCCHC3还将E3泛素连接酶TRIM25招募到RIG-I和MDA5复合物中，以促进其K63连接多泛素化和激活。因此，ZCCHC3是RIG-I和MDA5的共受体，对RLR介导的先天免疫反应对RNA病毒至关重要[5]。

RIG-I的激活对血管内皮细胞（ECs）的功能有显著影响。研究发现，激活内皮细胞中的核酸传感器RIG-I会降低ECs的存活、血管生成并触发组织特异性基因表达程序。研究人员发现了一个RIG-I依赖的7基因特征，该特征影响血管生成、炎症和凝血。其中，胸苷酸磷酸酶TYMP被确定为RIG-I诱导的EC功能障碍的关键介质，通过调节干扰素刺激基因的子集来实现。RIG-I诱导的基因特征在人类疾病中也得到了保留，如在肺癌血管和疱疹病毒感染肺内皮细胞的情况下。药理学或基因抑制TYMP可以挽救RIG-I诱导的EC死亡、迁移阻滞并恢复发芽性血管生成。有趣的是，使用RNA测序，研究人员发现了一个RIG-I诱导但TYMP依赖的基因表达程序。分析此数据集表明，当TYMP被抑制时，RIG-I激活细胞中的IRF1和IRF8依赖性转录减少。功能性RNAi筛选显示，一组5个基因——Flot1、Ccl5、Vars2、Samd9l和Ube2l6对于RIG-I激活介导的内皮细胞死亡至关重要[6]。

TOB1（Transducer of ERBB2.1）是FMDV感染的关键宿主因子。TOB1敲除显著抑制了FMDV感染，通过正向调节RIG-I和MDA5的表达。TOB1敲除导致转录因子CEBPA的mRNA转录本积累，从而增强RIG-I和MDA5基因的转录。此外，TOB1敲除还被证明可以抑制FMDV吸附和通过EGFR/ERBB2途径的内化。最终，TOB1敲除小鼠的FMDV致命挑战证实，TOB1的缺失抑制了FMDV在体内的感染。这些结果确定了TOB1作为猪FMDV感染的关键宿主因子[7]。

RIG-I在心血管疾病的发病机制中也发挥着重要作用。RIG-I是一种胞浆模式识别受体，它通过识别外源性病毒RNA/DNA来启动抗病毒免疫反应。然而，一些研究表明，RIG-I的激活可能导致不同器官和组织的损伤。近期的研究发现，RIG-I参与了癌症、狼疮性肾炎、免疫球蛋白A肾病、克罗恩病和动脉粥样硬化等多种疾病的发生发展。这些报告表明，RIG-I不仅参与了抗病毒信号通路，也对非病毒性感染疾病产生影响。RIG-I在免疫细胞和非免疫细胞中广泛表达，包括平滑肌细胞、内皮细胞和心肌细胞。RIG-I的结构、激活、信号通路及其在心血管疾病中的作用，对于心血管疾病新型治疗药物的研发具有重要意义[8]。

RIG-I在血管衰老中也发挥着重要作用。衰老的血管内皮细胞数量在衰老过程中增加，其功能障碍表型对年龄相关的心血管疾病有贡献。识别衰老细胞具有挑战性，因为分子变化往往是组织特异性的，并发生在正常细胞群中。研究人员建立、校准并验证了一种新的基因特征，称为EndoSEN，用于识别衰老的内皮细胞。EndoSEN特征富含干扰素刺激基因（ISG）并与衰老相关分泌表型（SASP）相关。SASP的建立通常归因于DNA损伤和环状GMP-AMP合酶的激活，但研究结果表明RNA积累和感知在衰老的内皮细胞中起着关键作用。机制上，研究显示内皮细胞衰老特征包括自我RNA积累、RNA传感器RIG-I的上调和ISG特征。此外，内皮细胞中RIG-I敲除的虚拟模型强调了衰老作为由该传感器调节的关键途径。研究人员测试并证实，RIG-I敲低足以延长内皮细胞的寿命并减少SASP。总的来说，这些证据表明，靶向RNA感知是延缓血管衰老的潜在策略[9]。

细胞RNA与MAVS相互作用以促进抗病毒信号传导。抗病毒信号传导下游RIG-I样受体（RLRs）通过一个围绕适配蛋白线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS）组织的多蛋白复合物进行。蛋白质复合物的功能可以通过提供变构调节或作为分子引导或支架的RNA分子来调节。研究发现，MAVS通过其中心内在无序结构域直接与细胞信使RNA的3'非翻译区相互作用。通过核糖核酸酶处理消除RNA会破坏MAVS信号体，包括RNA调节的MAVS相互作用蛋白，这些蛋白调节RLR信号传导和病毒限制，并抑制诱导干扰素的转录因子的磷酸化。这项工作揭示了细胞RNA在促进MAVS信号传导中的作用，并强调了RNA调节免疫信号复合物的一般原则[10]。

综上所述，RIG-I在抗病毒天然免疫中发挥着核心作用，并通过与内源性RNA的相互作用影响细胞分化和成熟。RIG-I的激活受到多种因素的调节，包括TRIM25、IFI16和ZCCHC3等。RIG-I的激活对血管内皮细胞的功能有显著影响，可能导致内皮细胞功能障碍。RIG-I在心血管疾病的发病机制中也发挥着重要作用，并可能参与血管衰老的过程。RIG-I的研究对于深入理解RNA的生物学功能和疾病发生机制，以及开发新型治疗药物具有重要意义。