文章题目：TENT5 cytoplasmic noncanonical poly(A) polymerases regulate the innate immune response in animals

发表期刊：Science Advances

IF：14.957

发表时间：2022.11.16

本文以野生型和tent-5突变体，大肠杆菌上生长和金黄色葡萄球菌感染8小时的秀丽隐杆线虫为材料进行RNA-seq。以秀丽隐杆线虫的野生型和tent-5突变体，小鼠原代巨噬细胞（BMDMs）的Tent5a^Flox/Flox Tent5c^−/−突变体和野生型为材料进行DRS测序。以秀丽隐杆线虫的野生型和tent-5突变体为材料进行蛋白质组学分析。

1.TENT-5是一种非典型细胞质Poly(A)聚合酶（ncPAPs)

系统发育分析表明秀丽隐杆线虫的TENT5与脊椎动物的TENT5同系物高度保守(图1A)。通过DRS的Poly（A）分析发现，与TENT-5^D151A,D153A相比，TENT-5^WT中 mRNA的聚腺苷酸化增加，但转录本的Poly（A）尾长的整体分布不受TENT-5^WT/MUT过表达的影响（图1B-D）。亚细胞定位发现TENT5在线虫的大多数组织以及所有发育阶段都表达，且主要位于所有细胞的细胞质中（图1E-F）。以上结果表明TENT-5是线虫中一种新的胞质ncPAP。

图1 TENT-5是线虫中的一种非典型细胞质Poly（A）聚合酶

2.tent-5的缺失导致编码先天免疫效应因子的基因下调

对tent-5突变体和野生型线虫进行RNA-seq测序，与野生型相比，突变体上下调的基因数量表明TENT-5的聚腺苷酸化更能稳定mRNAs。下调基因与免疫和防御反应、肽酶和水解酶活性等有关；组织富集分析（TEA）表明，它们与先天免疫中发挥着重要作用的肠道有关；蛋白结构分析表明，它们能编码各种抗微生物和细胞保护性免疫效应物（图2A-D）。以上表明，TENT-5通过控制由几种信号通路调节的免疫基因的表达，参与先天免疫应答。

图2 tent-5的缺失导致编码先天免疫效应物的基因下调

3.TENT-5是宿主防御各种细菌菌株所必需的

在E.coli上生长时，tent-5突变体线虫存活时间略短于野生型（图3A-B）；在感染S.aureus、P.aeruginosa的情况下，tent-5突变体更易感染（图3D-E）；在野生型和tent-5突变体线虫肠道中发现，tent-5突变体肠道中有更高的细菌负荷（图3C和3 F）。以上结果表明TENT-5可能有助于调节秀丽隐杆线虫的寿命或总体健康。

图3 TENT-5是宿主防御各种细菌菌株所必需的

4.tent-5突变体中表达下调的转录本是TENT-5聚腺苷酸化的直接靶点

对tent-5突变体和野生型线虫的DRS数据进行Poly(A)尾分析，结果表明与野生型相比，突变体中有96个mRNA的Poly（A）长度中值较短（图4B）。同时，编码翻译和其他转录本的突变体与野生型之间的mRNA聚腺苷酸化没有变化，这意味着它们是TENT-5聚腺苷酸化的直接底物（图4C）。分析Poly（A）尾长和mRNA表达之间的关系发现Poly（A）尾较短的转录本的转录水平显著降低（图4D）。表明，TENT-5的聚腺苷酸化增加了目标转录本的稳定性。突变体中Poly（A）尾巴最明显缩短的转录本是nspc基因（图4E-F）。使用PAT检测Poly(A)尾长，发现突变体的Poly(A)尾更短（图4G）。以上结果表明，TENT-5通过延伸其Poly(A)尾巴而稳定特定的mRNA。

图4 tent-5突变体中下调的转录本是TENT-5多腺苷酸化的直接靶点

5.TENT-5调节编码分泌蛋白的mRNA

为了区分TENT-5 ncPAP底物与其他mRNA，对序列进行了全面分析，DRS检测发现，TENT-5的底物mRNA和3′UTR更短（图5A-C）。在秀丽隐杆线虫中，预计大约19%的蛋白质具有N端信号肽，该信号肽将它们定向到通过内质网(ER)的分泌途径。本次检测到大多数基因在tent-5突变体中下调，而大多数TENT-5底物编码的蛋白具有预测的信号肽（图5D），表明TENT-5负责编码ER靶向分泌蛋白的mRNA的多聚腺苷酸化。同时，亚细胞定位发现TENT-5定位于ER（图5E）。以上结果表明，TENT-5可能通过与ER翻译的短mRNA共定位，靶向到一些底物。

图5 TENT-5调节编码分泌蛋白的mRNA

6.TENT-5在先天免疫中的作用在进化上是保守的

小鼠的先天免疫效应细胞中表达两种基因，Tent5a和Tent5c。在LPS刺激下，两种基因在BMDM中被诱导，且蛋白在感染过程中也被刺激而升高（图6A-B）。DRS分析发现，在缺乏Tent5a ^{- / -} Tent5c ^{- / -}的BMDMs中，98个mRNA的Poly(A)尾长较短(图6C)。对TENT5A/C底物mRNA的GO分析显示，它们与细胞外空间、防御和固有免疫反应等相关(图6D)。以上结果说明，TENT5A/C的酶活性在小鼠巨噬细胞的生理学中起作用，与线虫中的同系物类似，都可促进先天免疫反应。

图6 TENT-5在先天免疫中的作用在进化上是保守的

本研究描述了秀丽隐杆线虫中唯一的TENT5家族成员F55A12.9/PQN-44，将其命名为TENT-5。转录组学和蛋白质组学分析以及功能研究表明，TENT-5是一种先天性免疫反应调节因子；DRS的Poly(A)尾部分析显示，TENT-5聚腺苷酸酸化并稳定编码防御蛋白的mRNA。确定了秀丽隐杆线虫TENT-5及其哺乳动物直系同源物TENT5A和TENT5C是以前不为人知的调节宿主先天防御的参与者。