蝙蝠 IRF7 在激活抗病毒先天免疫中的保守功能：揭示蝙蝠先天免疫应答的奥秘

《Veterinary Research》：Conserved function of bat IRF7 in activating antiviral innate immunity: insights into the innate immune response in bats

为探究蝙蝠 IRF7 在病毒感染中的作用，研究发现其能激活抗病毒先天免疫，为理解蝙蝠免疫提供理论基础。

　　

蝙蝠与病毒 “和谐共处” 背后的免疫之谜

在神秘的自然界中，蝙蝠这种独特的哺乳动物，如同一个隐藏着无数秘密的宝藏。它们不仅是唯一能持续飞行的哺乳动物，还是众多致命病毒的天然宿主。从亨尼帕病毒、狂犬病病毒，到令人闻风丧胆的埃博拉病毒、冠状病毒（包括 SARS-CoV、MERS-CoV 和 SARS-CoV-2），蝙蝠身上携带的病毒种类繁多，对人类和动物的健康构成了巨大威胁。然而，令人惊奇的是，尽管携带如此多的致命病毒，蝙蝠自身却很少表现出感染疾病的症状。这一奇特现象引发了科学家们的浓厚兴趣：蝙蝠究竟拥有怎样独特的免疫系统，使其能够与这些病毒 “和谐共处”？

在抗病毒免疫反应中，干扰素调节因子 7（IRF7）诱导的 IFN-β 在抵御病毒感染方面发挥着至关重要的作用。在其他动物中，IRF7 已经被证实是 I 型干扰素（IFN）产生的关键调节因子。但在蝙蝠这个特殊的物种中，IRF7 在病毒感染过程中究竟扮演着怎样的角色，仍然是一个未解之谜。解开这个谜团，不仅有助于我们深入理解蝙蝠独特的免疫机制，还可能为开发新型抗病毒策略提供重要线索。

为了揭开这层神秘的面纱，上海交通大学农业与生物学院上海市兽医生物技术重点实验室的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Veterinary Research》杂志上，为我们揭示了蝙蝠 IRF7 在抗病毒先天免疫中的重要功能。

关键技术方法

研究人员在此次研究中运用了多种关键技术。在细胞实验方面，选用了鸡胚成纤维细胞系 DF1、人 293T 细胞和蝙蝠 TB1Lu 细胞，通过培养这些细胞为后续实验提供材料。利用病毒感染和 poly（I:C）刺激细胞，以此模拟病毒入侵的环境。基因克隆技术用于获取蝙蝠 IRF7 基因，之后进行生物信息分析，探究其序列特征和进化关系。构建质粒并转染细胞，运用荧光素酶报告基因检测来评估 IFN-β 启动子的活性。同时，通过 RNA 提取和定量实时荧光定量 PCR（qPCR）检测基因表达水平，以及利用蛋白质免疫印迹（Western blot）分析蛋白表达情况，从多个层面深入研究蝙蝠 IRF7 的功能。

研究结果

1. RNA 病毒感染上调蝙蝠 IRF7 表达：研究人员用新城疫病毒（NDV）、禽流感病毒（AIV）和水疱性口炎病毒（VSV-GFP）感染蝙蝠 TB1Lu 细胞，发现这三种 RNA 病毒在感染 3 小时后，均能显著上调蝙蝠 IRF7 的 mRNA 表达水平。此外，转染 RNA 病毒核酸模拟物 poly（I:C）也能诱导蝙蝠 IRF7 的表达。这表明病毒感染蝙蝠细胞后，IRF7 表达会明显增加，意味着 IRF7 很可能参与了蝙蝠抗 RNA 病毒的免疫反应。
2. 蝙蝠 IRF7 的生物信息学分析：克隆得到的巴西游离尾蝠 IRF7 的开放阅读框（ORF）长 1758bp，编码 586 个氨基酸。通过多序列比对分析发现，蝙蝠 IRF7 在不同物种间的保守性较差，与其他多种动物 IRF7 的氨基酸序列相似性仅在 3.7% - 21.3% 之间。结构分析显示，蝙蝠 IRF7 含有四个特征结构域，分别为因子结合蛋白同源物（IB）结构域、干扰素调节因子（IRF）结构域、干扰素调节因子 3（IRF-3）结构域和未知功能重复序列（DUF）结构域。系统发育分析表明，蝙蝠 IRF7 与其他哺乳动物的 IRF7 属于同一亚群，在进化上具有一定的亲缘关系。利用 Swiss model 预测其三维结构，发现存在 4 个 α 螺旋和 11 个 β 折叠。
3. 过表达蝙蝠 IRF7 激活蝙蝠先天免疫反应：将 pcDNA3.1-bat-IRF7 质粒和荧光素酶报告质粒共转染到 TB1Lu 和 293T 细胞中，双荧光素酶报告基因检测结果显示，过表达蝙蝠 IRF7 能以剂量依赖的方式显著激活 IFN-β 启动子活性。在 DF1 细胞中过表达蝙蝠 IRF7，也能显著激活鸡 IFN-β 启动子，这说明蝙蝠 IRF7 在激活 IFN-β 方面的功能在哺乳动物和鸟类中具有保守性。进一步研究发现，在蝙蝠 TB1Lu 细胞中过表达蝙蝠 IRF7，无论是在感染 VSV-GFP 病毒前还是感染后，IFN-β 和 OAS1 的表达均显著增加，表明蝙蝠 IRF7 可以激活蝙蝠的先天免疫反应。
4. 蝙蝠 IRF7 抑制水疱性口炎病毒复制：在蝙蝠 TB1Lu 细胞中过表达蝙蝠 IRF7，然后感染水疱性口炎病毒（VSV-GFP）。通过荧光显微镜观察、荧光强度定量分析和 Western blot 分析发现，过表达蝙蝠 IRF7 能降低病毒的荧光强度，显著抑制 VSV-GFP 病毒的复制，且随着蝙蝠 IRF7 浓度的增加，病毒荧光强度逐渐降低，这充分证明了蝙蝠 IRF7 可以通过激活先天免疫反应来抑制病毒复制。
5. 蝙蝠 IRF7 激活 IFN-β 的关键结构域：研究人员构建了一系列缺失不同功能结构域的质粒，转染到 293T 和 TB1Lu 细胞中进行研究。结果发现，删除 IRF7 的 AA123 - 223、AA223 - 335、IB 和 DUF 结构域会削弱其激活 IFN-β 启动子的能力，而删除 IRF3 结构域则会显著增强其激活 IFN-β 启动子的活性。这表明 IRF 结构域、AA123 - 223、AA223 - 335 和 IB 结构域是蝙蝠 IRF7 激活 IFN-β 所必需的，而 IRF3 结构域起到抑制作用。

研究结论与意义

综合以上研究结果，蝙蝠 IRF7 在激活抗病毒先天免疫方面具有保守的功能。虽然蝙蝠 IRF7 的氨基酸序列在物种间保守性较差，但关键功能结构域在进化过程中得以保留。RNA 病毒感染能够诱导蝙蝠 IRF7 表达上调，过表达蝙蝠 IRF7 可以激活先天免疫相关基因的表达，抑制病毒复制。这些发现为我们深入理解蝙蝠的先天免疫系统提供了重要依据，有助于揭示蝙蝠与病毒长期共存的内在机制。同时，蝙蝠 IRF7 作为 IFN 的调节因子，能够显著激活人 IFN-β 的表达，这为基于先天免疫策略开发新型抗病毒药物提供了潜在的靶点，在未来的医学研究和药物研发领域具有重要的应用价值。不过，目前关于蝙蝠 IRF7 的具体作用机制仍有许多未知之处，还需要进一步深入研究，以便更全面地了解蝙蝠独特的免疫防御机制，为人类和动物的健康保驾护航。