四川大学张霆等合作揭示宿主细胞通过Z-RNA对抗病毒感染

近年来，越来越多的研究发现，不同种类的病毒感染都能够产生左手螺旋核糖核酸（Z-RNA）并通过激活宿主感受蛋白引发程序性坏死。研究者通常都认为这些由病毒所产生的Z-RNA源自病毒。

2025年10月13日，美国Fox Chase癌症中心Siddharth Balachandran，俄罗斯国立高等经济学院Alan Herbert，四川大学张霆和德国维尔茨堡大学Lars Dölken合作（共同一作为尹超然，Aleksandr Fedorov和Hongyan Guo）在Nature上发表了文章Host cell Z-RNAs activate ZBP1 during virus infections。该研究颠覆了这一传统认知，系统性地对病毒感染产生的Z-RNA进行了生物信息学和生物功能的分析，发现大部分Z-RNA来源于宿主细胞的内源性rna，而非病毒rna。

作者们研究了感染了I 型人类单纯疱疹病毒（HSV-1）和甲型流感病毒（IAV）的小鼠细胞和人细胞。在以往的研究中，都证明了HSV-1和IAV感染后的细胞中，能够检测到Z-RNA。作者们分别分析了与Z-RNA的特异抗体Z22结合的RNA 和与感受蛋白ZBP1结合的rna。令人意外的是，细胞中占绝大多数的Z-RNA以及ZBP1结合的大部分Z-RNA均为宿主细胞来源而非病毒来源。系统性分析这些细胞内源性Z-RNA的成分，分布和占比发现，它们是3端异常延伸的mRNA，其特征是含有大量能反向互补的内源性逆转录病毒元件（ERE）。正是这些方向相反的元件通过折叠互补形成双链的Z-RNA。

作者们进一步地探寻造成宿主细胞mRNA 3端异常的原因。原来，当病毒感染细胞后，HSV-1的ICP27蛋白和IAV的NS1蛋白会劫持细胞中的切割和聚腺苷酸特异性因子CPSF从而帮助病毒自身RNA的转录。宿主CPSF复合体是介导mRNA延伸正确终止的关键组件。当它的功能被抑制后，转录无法正确终止，RNA聚合酶会持续工作，形成长达超过50kb的mRNA。作者通过siRNA干扰CPSF中的关键蛋白的表达或者通过CPSF小分子抑制剂阻止cpsf水解mrna前体，能够模拟病毒引起的转录终止干扰，从而诱导细胞产生内源性Z-RNA并激活zbp1依赖的程序性坏死。

该研究揭示了一种全新的细胞对抗病毒的机制。宿主细胞通过自身产生内源性Z-RNA激活ZBP1依赖的程序性坏死，从而清除被感染细胞，限制病毒扩散。该研究发现了一种新的先天免疫激活机制， 为肿瘤治疗提供了新的思路。