Long 3′UTRs predispose neurons to inflammation by promoting immunostimulatory double-stranded RNA formation

RNA沉默 生物 MDA5型 核糖核酸 先天免疫系统 干扰素 神经炎症 TLR3型 模式识别受体 抗病毒蛋白 细胞生物学 神经退行性变 小干扰RNA 基因沉默 RNA干扰 RNA病毒 病毒学 炎症 免疫系统 免疫学 Toll样受体 基因 遗传学 医学 疾病 病理
作者
Tyler J. Dorrity,Heegwon Shin,K Wiegand,Justin Aruda,Michael Closser,Emily Jung,Jake A. Gertie,Amanda Leone,Rachel Polfer,Bruce Culbertson,Lisa Yu,Christine Wu,Takamasa Ito,Yuefeng Huang,Anna‐Lena Steckelberg,Hynek Wichterle,Hachung Chung
出处
期刊:Science immunology [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:8 (88): eadg2979-eadg2979 被引量:63
标识
DOI:10.1126/sciimmunol.adg2979
摘要

Loss of RNA homeostasis underlies numerous neurodegenerative and neuroinflammatory diseases. However, the molecular mechanisms that trigger neuroinflammation are poorly understood. Viral double-stranded RNA (dsRNA) triggers innate immune responses when sensed by host pattern recognition receptors (PRRs) present in all cell types. Here, we report that human neurons intrinsically carry exceptionally high levels of immunostimulatory dsRNAs and identify long 3'UTRs as giving rise to neuronal dsRNA structures. We found that the neuron-enriched ELAVL family of genes (ELAVL2, ELAVL3, and ELAVL4) can increase (i) 3'UTR length, (ii) dsRNA load, and (iii) activation of dsRNA-sensing PRRs such as MDA5, PKR, and TLR3. In wild-type neurons, neuronal dsRNAs signaled through PRRs to induce tonic production of the antiviral type I interferon. Depleting ELAVL2 in WT neurons led to global shortening of 3'UTR length, reduced immunostimulatory dsRNA levels, and rendered WT neurons susceptible to herpes simplex virus and Zika virus infection. Neurons deficient in ADAR1, a dsRNA-editing enzyme mutated in the neuroinflammatory disorder Aicardi-Goutières syndrome, exhibited intolerably high levels of dsRNA that triggered PRR-mediated toxic inflammation and neuronal death. Depleting ELAVL2 in ADAR1 knockout neurons led to prolonged neuron survival by reducing immunostimulatory dsRNA levels. In summary, neurons are specialized cells where PRRs constantly sense "self" dsRNAs to preemptively induce protective antiviral immunity, but maintaining RNA homeostasis is paramount to prevent pathological neuroinflammation.
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