N-メチルアデノシン修飾により、ウイルスRNAはRNAセンサーRIG-Iによる認識を逃れることができる

N-methyladenosine modification enables viral RNA to escape recognition by RNA sensor RIG-I.

• Mijia Lu
• Zijie Zhang
• Miaoge Xue
• Boxuan Simen Zhao
• Olivia Harder
• Anzhong Li
• Xueya Liang
• Thomas Z Gao
• Yunsheng Xu
• Jiyong Zhou
• Zongdi Feng
• Stefan Niewiesk
• Mark E Peeples
• Chuan He
• Jianrong Li

抄録

内部N-メチルアデノシン（mA）修飾は、RNAの最も一般的で豊富な修飾の一つである。しかし、ウイルスRNAのmAの生物学的役割については、まだよくわかっていない。ここでは、ヒトメタニューモウイルス（HMPV）をモデルにして、mAが自己RNAと非自己RNAの自然免疫識別のための分子マーカーとして機能することを実証した。HMPV RNAはmAメチル化されており、ウイルスのmAメチル化がHMPVの複製と遺伝子発現を促進することを示している。同義変異またはデメチラーゼでmA付加部位を不活性化すると、mA欠損組換えHMPVおよびウイルスRNAは、細胞質RNAセンサーRIG-Iに依存し、メラノーマ分化関連タンパク質5（MDA5）には依存しないタイプI型インターフェロンの発現増加を誘導する結果となった。メカニズム的には、mA欠損ビリオンRNAはRIG-Iの高発現を誘導し、RIG-Iとより効率的に結合し、RIG-Iのコンフォメーション変化を促進し、インターフェロン発現の増強につながる。さらに、mA欠損組換えHMPVはin vivoでインターフェロンの発現を増加させ、綿ラットでは免疫原性が低下したが、高い免疫原性を維持していた。以上の結果から、(1)ウイルスは、自然免疫による検出を避けるために細胞性RNAを模倣する手段として、そのRNA中にmAを獲得し、(2)ウイルスRNAのmAは、ワクチン目的でHMPVを減衰させるターゲットとして機能しうることが明らかになった。

Internal N-methyladenosine (mA) modification is one of the most common and abundant modifications of RNA. However, the biological roles of viral RNA mA remain elusive. Here, using human metapneumovirus (HMPV) as a model, we demonstrate that mA serves as a molecular marker for innate immune discrimination of self from non-self RNAs. We show that HMPV RNAs are mA methylated and that viral mA methylation promotes HMPV replication and gene expression. Inactivating mA addition sites with synonymous mutations or demethylase resulted in mA-deficient recombinant HMPVs and virion RNAs that induced increased expression of type I interferon, which was dependent on the cytoplasmic RNA sensor RIG-I, and not on melanoma differentiation-associated protein 5 (MDA5). Mechanistically, mA-deficient virion RNA induces higher expression of RIG-I, binds more efficiently to RIG-I and facilitates the conformational change of RIG-I, leading to enhanced interferon expression. Furthermore, mA-deficient recombinant HMPVs triggered increased interferon in vivo and were attenuated in cotton rats but retained high immunogenicity. Collectively, our results highlight that (1) viruses acquire mA in their RNA as a means of mimicking cellular RNA to avoid detection by innate immunity and (2) viral RNA mA can serve as a target to attenuate HMPV for vaccine purposes.