2025年大学《化学生物学》专业题库- RNA在免疫调节中的重要作用

2025年大学《化学生物学》专业题库——RNA在免疫调节中的重要作用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题4分，共20分）1.适配体RNA(aRNA)2.RNA干扰(RNAi)3.长链非编码RNA(lncRNA)在免疫调节中的功能4.circRNA作为免疫调节因子的机制5.表观遗传RNA调控二、简答题（每题8分，共40分）1.简述miRNA如何调控巨噬细胞的极化状态（例如，从M1向M2极化）。2.描述Dicer在免疫细胞中发挥的作用及其重要性。3.解释RNA病毒如何利用宿主的miRNA或lncRNA进行免疫逃逸。4.阐述tRNA在固有免疫识别（如通过TLR8）中的作用机制。5.列举至少三种在适应性免疫应答中发挥调控作用的非编码RNA，并简述其作用方式。三、论述题（每题15分，共30分）1.论述长链非编码RNA（lncRNA）通过表观遗传调控影响免疫细胞命运的决定过程。2.结合RNA疫苗的原理，探讨其在前沿免疫治疗（如肿瘤免疫治疗、自身免疫病治疗）中的潜力和面临的挑战。试卷答案一、名词解释1.适配体RNA(aRNA):一种通过体外筛选（如SELEX）技术获得的、能与特定靶分子（如小分子化合物、蛋白质、核酸）高特异性结合的短链RNA分子。在免疫学中，aRNA可用于靶向抑制病原体蛋白表达或调控免疫细胞功能。**解析思路：*考察对aRNA基本定义、获得方法（体外筛选）及其核心特性（特异性结合）的理解。强调其在免疫学中的潜在应用价值。2.RNA干扰(RNAi):一种由双链RNA（dsRNA）引发的现象，通过触发RNA降解机制（主要是切割mRNA）或抑制翻译，导致特定基因沉默。在免疫中，RNAi是抵御病毒感染的重要先天免疫机制，也参与调控免疫细胞的发育和功能。**解析思路：*考察对RNAi核心机制（基因沉默）、触发分子（dsRNA）、主要途径（mRNA降解/翻译抑制）及其在免疫学中的双重作用（抗病毒先天免疫、调控）的理解。3.长链非编码RNA(lncRNA)在免疫调节中的功能:lncRNA是一类长度大于200个核苷酸的、通常不具备蛋白质编码功能的RNA分子。在免疫调节中，lncRNA可通过多种机制发挥作用，如：作为miRNA的“海绵”，竞争性结合mRNA，解除对下游靶基因的抑制；调控染色质结构，影响基因表达；作为RNA-DNA或蛋白质的支架，组装调控复合物；调控核内或细胞质中的信号通路等，影响免疫细胞的分化和功能、炎症反应、免疫应答等。**解析思路：*考察对lncRNA的基本定义及其在免疫调节中多样化和复杂作用机制的理解。要求列举并简述其几种主要的功能模式。4.circRNA作为免疫调节因子的机制:circRNA是一类具有环状结构的非编码RNA，通常通过背到背剪接产生。其作为免疫调节因子的机制主要包括：作为miRNA的竞争性内源性寡核苷酸（ceRNA）海绵，通过结合miRNA来解除对下游靶mRNA的抑制，从而调控免疫相关基因表达；参与RNA诱导的沉默复合体（RISC）的组装；影响染色质状态；与蛋白质结合发挥信号传导或调控功能等。**解析思路：*考察对circRNA的结构特点（环状）及其产生方式的理解，并重点阐述其作为免疫调节因子的主要作用机制，特别是其作为ceRNA的功能。5.表观遗传RNA调控:指通过RNA分子（如miRNA、lncRNA、piRNA等）介导，影响基因表达而不改变DNA序列的表观遗传调控方式。主要机制包括：miRNA/lncRNA通过表观遗传沉默效应器（如Pum2、ZNF656等蛋白）招募染色质修饰酶（如HDACs,HMTs,DNMTs），改变靶基因区域的染色质结构（如组蛋白修饰、DNA甲基化），从而稳定或抑制基因表达。这种调控在免疫细胞的发育、分化和维持稳态中发挥重要作用。**解析思路：*考察对表观遗传调控的基本概念（不改变DNA序列的基因表达调控）的理解，并重点掌握RNA（特别是miRNA/lncRNA）介导的表观遗传调控机制及其效应器。二、简答题1.简述miRNA如何调控巨噬细胞的极化状态（例如，从M1向M2极化）。*答案要点：M1型巨噬细胞（促炎）相关miRNA（如miR-21,miR-146a）通过靶向抑制IL-10、IL-12等抗炎因子或促炎信号通路关键分子（如IRF1,STAT1）的表达，增强促炎反应。M2型巨噬细胞（抗炎/组织修复）相关miRNA（如miR-155,let-7）可能通过抑制TNF-α、iNOS等促炎分子表达，或促进Arg-1、Ym1等抗炎/组织修复相关基因的表达，诱导M2型极化。**解析思路：*考察对特定miRNA（促炎/抗炎）与巨噬细胞特定极化表型（M1/M2）之间因果关系的理解。要求能说出关键miRNA及其大致作用方向（上调/下调哪个靶基因/通路）。2.描述Dicer在免疫细胞中发挥的作用及其重要性。*答案要点：Dicer是RNA干扰（RNAi）通路的关键酶，负责在细胞质中将外源或内源的双链RNA（dsRNA）切割成小干扰RNA（siRNA），或将前体miRNA（pre-miRNA）加工成熟成miRNA。在免疫细胞中，Dicer对于：1)激活干扰素（IFN）信号通路，抵抗病毒感染至关重要；2)miRNA的生物合成是调控免疫细胞分化和功能的基础；3)处理tRNA剪接产生的外显子（如DExD-4剪接体），参与固有免疫识别（如TLR8通路）；Dicer的功能失调会影响免疫细胞的正常活化和稳态。**解析思路：*考察对Dicer的核心酶活（切割dsRNA、加工pre-miRNA）及其在免疫细胞中多个层面的重要性的全面理解，包括抗病毒先天免疫、miRNA调控、tRNA剪接相关免疫等。3.解释RNA病毒如何利用宿主的miRNA或lncRNA进行免疫逃逸。*答案要点：RNA病毒可以利用宿主miRNA或lncRNA进行免疫逃逸的方式包括：1)病毒蛋白或病毒mRNA能够竞争性结合（sequester）宿主miRNA，导致宿主miRNA无法有效靶向抑制其宿主靶基因（如抗病毒蛋白），解除抑制；2)病毒基因表达产物能够直接抑制宿主miRNA或lncRNA的功能；3)病毒诱导宿主细胞产生特定miRNA或lncRNA，这些RNA可能靶向抑制关键的免疫效应分子（如干扰素诱导的基因），或促进病毒复制所需的细胞环境。**解析思路：*考察对病毒利用宿主RNA进行免疫逃逸的机制性理解，特别是利用宿主miRNA/lncRNA作为“工具”或“靶点”的策略。4.阐述tRNA在固有免疫识别（如通过TLR8）中的作用机制。*答案要点：宿主tRNA的剪接过程会产生包含特定外显子（5'泛素相关外显子、3'茎环结构）的RNA片段，这些片段被称为DExD-4剪接体或tRNA剪接相关RNA（tsRNA）。当病毒感染细胞时，这些tsRNA会被病毒RNA（如病毒mRNA）负载，并在病毒mRNA翻译过程中被识别。识别后，通过RIG-I或MDA5等RNA感受器识别负载了tsRNA的RISC复合物，激活IRF3/7，进而启动I型干扰素的产生，触发抗病毒反应。TLR8也能识别某些单链RNA，包括部分tsRNA，参与先天免疫。**解析思路：*考察对tRNA通过其加工产物（tsRNA/DExD-4）参与抗病毒固有免疫的复杂机制的理解，特别是其在病毒mRNA翻译过程中的“捕获”及其与RNA感受器（RIG-I/MDA5）和下游信号通路（IRF）的联系。5.列举至少三种在适应性免疫应答中发挥调控作用的非编码RNA，并简述其作用方式。*答案要点：1)miR-181a/b:主要在B细胞发育和功能中起作用，促进B细胞受体（BCR）信号转导，调控CD40信号通路，影响生发中心B细胞的分化和抗体类别转换。2)miR-150:主要在T细胞中表达，通过抑制C/EBPβ等转录因子，负向调控T细胞的增殖、分化和效应功能，尤其与调节性T细胞（Treg）的维持有关。3)lncRNA-HOTAIR:可能在适应性免疫中通过表观遗传调控影响效应T细胞的分化和功能，或调控免疫记忆的形成与维持，具体机制复杂多样。**解析思路：*考察对特定非编码RNA（miR-181a/b,miR-150,lncRNA-HOTAIR）在适应性免疫（B细胞/T细胞）中作用对象（细胞类型、信号通路）和作用方式（促进/抑制、调控靶点）的理解。三、论述题1.论述长链非编码RNA（lncRNA）通过表观遗传调控影响免疫细胞命运的决定过程。*答案要点：lncRNA通过表观遗传调控影响免疫细胞命运决定的过程是一个复杂而多层次的过程，主要体现在：1)靶向染色质修饰：特定lncRNA（如HOTAIR,MIR17HG）可以直接或间接招募表观遗传修饰复合物（如含有EZH2的PRC2复合物、去乙酰化酶HDACs、甲基化酶等）到目标基因位点。例如，HOTAIR通过其RNA:DNA杂合体结构招募PRC2，导致靶基因（如CDKN2B）的H3K27me3修饰增加，抑制其表达，从而影响细胞分化方向（如促进髓系分化，抑制淋巴系分化）。2)染色质结构重塑：某些lncRNA（如NEAT1）作为染色质结构的“锚点”或“支架”，影响染色质域的边界和可及性，从而调控邻近或下游基因的表达，影响细胞命运。3)调控转录因子活性：lncRNA可以与转录因子直接相互作用，影响其稳定性、核定位或DNA结合能力，进而调控下游基因表达程序。4)整合表观遗传与转录调控：lncRNA常常将表观遗传修饰与转录调控信号整合在一起，形成一个复杂的调控网络，精细地调控免疫细胞的命运决定和维持。例如，在T细胞分化中，特定lncRNA可能通过表观遗传沉默或激活关键转录因子（如TCF1,GATA3）来决定Th1或Th2细胞的命运。**解析思路：*考察对lncRNA介导表观遗传调控的机制性、系统性理解。要求能详细阐述lncRNA如何通过招募修饰酶、重塑染色质结构、调控转录因子等多种方式，影响基因表达模式，进而决定或影响免疫细胞的发育和分化命运。2.结合RNA疫苗的原理，探讨其在前沿免疫治疗（如肿瘤免疫治疗、自身免疫病治疗）中的潜力和面临的挑战。*答案要点：RNA疫苗利用mRNA作为抗原递送载体，在体内诱导宿主细胞产生病毒抗原或肿瘤相关抗原，激发特异性免疫应答。其原理基于mRNA在细胞内易于降解、不整合入宿主基因组、可快速递送和表达等特点。潜力：1)肿瘤免疫治疗：RNA疫苗可用于激发抗肿瘤T细胞免疫，清除肿瘤细胞；也可用于治疗癌症相关免疫缺陷，或诱导对肿瘤相关抗原的免疫记忆。2)自身免疫病治疗：RNA疫苗理论上可用于“再教育”免疫系统，诱导对自身抗原产生耐受（类似诱导调节性T细胞），或针对异常活化通路的关键分子进行调控。面临的挑战：1)递送效率与靶向性：如何有效将mRNA递送到免疫细胞（特别是DC细胞）并避免其在循环中过早降解是关键瓶颈。2)免疫原性优化：如何增强mRNA的免疫刺激能力（如通过修饰mRNA结构、加入佐剂）以诱导