【前沿&進(jìn)展】Nat Commun | 張榮/趙金存等團(tuán)隊(duì)合作揭示UHRF1通過(guò)表觀遺傳沉默病毒受體限制HCoV-229E感染

新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）大流行期間，老年人比年輕人患重癥的風(fēng)險(xiǎn)更高，病死率也更高。普通感冒冠狀病毒，如HCoV-229E等，也有在老年個(gè)體中造成嚴(yán)重疾病的報(bào)道。然而，驅(qū)動(dòng)此類年齡相關(guān)易感性的宿主內(nèi)在因素及其分子機(jī)制尚未明確。

近日，上海市重大傳染病和生物安全研究院/復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張榮研究員、廣州醫(yī)科大學(xué)趙金存教授、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院李春主任等團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在Nature Communications發(fā)表題為“UHRF1 restricts HCoV-229E infection through epigenetic silencing of the viral receptor APN”重要研究成果，揭示了宿主因子UHRF1通過(guò)表觀遺傳調(diào)控HCoV-229E受體APN的表達(dá)，限制病毒感染的分子機(jī)制，明確了UHRF1的表達(dá)水平與年齡的負(fù)相關(guān)關(guān)系，為解釋冠狀病毒感染的年齡差異性提供了新的理論依據(jù)。

研究團(tuán)隊(duì)利用CRISPR全基因組敲除技術(shù)，鑒定出一系列與HCoV-229E感染相關(guān)的候選基因。發(fā)現(xiàn)了全新的冠狀病毒宿主限制性因子UHRF1，敲除UHRF1可使HCoV-229E在A549細(xì)胞中的感染率由1%顯著提升至80%。

利用基于VSV的假病毒系統(tǒng)，證明敲除UHRF1顯著增強(qiáng)HCoV-229E Spike蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞侵入，并且病毒結(jié)合與內(nèi)吞效率均顯著提升，說(shuō)明UHRF1在病毒的入侵階段發(fā)揮重要作用。通過(guò)Western blot和流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)冠狀病毒入胞相關(guān)因子，發(fā)現(xiàn)HCoV-229E受體APN 在UHRF1敲除細(xì)胞中表達(dá)顯著上調(diào)。由于UHRF1是維持DNA甲基化的重要表觀遺傳因子，研究者利用重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化&克隆測(cè)序, ChIP，EMSA等技術(shù)，證實(shí)了UHRF1通過(guò)維持APN啟動(dòng)子CpG位點(diǎn)的高甲基化水平，抑制其與轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，最終沉默了病毒受體APN的表達(dá)。

最后研究人員通過(guò)對(duì)GTEx數(shù)據(jù)庫(kù)和單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)UHRF1在肺組織中的表達(dá)隨年齡增長(zhǎng)而下調(diào)，而APN表達(dá)則相應(yīng)上升。對(duì)臨床收集的不同年齡人群的原代肺泡巨噬細(xì)胞進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)老年供體細(xì)胞中UHRF1表達(dá)降低，APN表達(dá)升高，并且對(duì)HCoV-229E的易感性顯著增強(qiáng)，產(chǎn)生了更強(qiáng)的炎癥反應(yīng)。

本研究闡明了宿主因子UHRF1通過(guò)表觀遺傳機(jī)制調(diào)控冠狀病毒受體APN的表達(dá)，進(jìn)而限制病毒感染，且該保護(hù)機(jī)制隨年齡增長(zhǎng)而減弱。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了對(duì)病毒-宿主相互作用及年齡特異性易感機(jī)制的理解，也為針對(duì)宿主表觀遺傳通路的抗病毒策略研究提供了全新的視角。

復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后王鵬程和博士生王子樵、上海市重大傳染病和生物安全研究院博士后馮飛、華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院尹麗莎博士生為本文為共同第一作者。上海市重大傳染病和生物安全研究院/復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院張榮研究員，廣州醫(yī)科大學(xué)趙金存教授和復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院李春主任為本文共同通訊作者。該研究得到了復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院宋元林主任、海南大學(xué)洪玥教授、清華大學(xué)丁強(qiáng)研究員、中山大學(xué)張萍教授和靳津教授以及華中科技大學(xué)袁水橋教授等的指導(dǎo)。該研究也得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人項(xiàng)目、上海市市級(jí)科技重大專項(xiàng)“重大突發(fā)傳染病防控關(guān)鍵核心技術(shù)研究”、中國(guó)博士后科學(xué)基金等的資助。