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Nat Immunol:BACH2调节CD8 T细胞分化新机制

来源:生物谷 2016-06-24 11:54

2016年6月24日 讯 /生物谷BIOON/ --在受到感染或其他免疫反应过程中,天然的CD8 T细胞会进行快速的克隆增殖与分化,从而产生大量针对病原相关抗原的效应细胞。在抗感染免疫结束之后,大部分效应细胞会被清除,从而确保体内的免疫系统的稳态。然而,一部分细胞能够脱离被清除的命运,成为记忆细胞。记忆细胞的数量越多,在后续感染过程中的免疫反应就会越有效。因此,T细胞的分化,增殖以及记忆T细胞的保留依赖于精细的动态调节。

TCR信号对于CD8 T细胞的反应起始以及分化具有关键的作用。强烈且重复的TCR信号能够导致基因表  达谱的大幅变化,从而导致其向淋巴结归巢的能力下降,效应能力上升以及发生最终的分化以及凋亡。相反地,记忆T细胞的形成则依赖于较弱的TCR信号,钙信号不足以引发T细胞的最终分化。总之,记忆细胞的基因组中只有一部分"效应性"基因发生了表达,这使得其能够发生一定程度的分化,同时保留存活能力与淋巴结归巢能力,以备二次感染时的有效免疫反应。

AP-1是一类转录因子家族蛋白,它对于调节TCR信号引发的基因表达具有重要的作用。AP-1家族蛋白包括c-Jun、JunD、JunB、c-Fos、Fosb、Fosl1、Fosl2、BATF1、BATF2、BATF3。它们具有一类亮氨酸"拉链"结构,能够与基因组上的回文序列"TRE"顺式作用元件结合形成二元复合体。Jun系列的AP-1转录因子能够接受TCR上游信号并磷酸化,进而促进下游基因的表达。因此,Jun与特定DNA的结合能力也许决定了基因的表达强度。

BACH2是一类大分子的转录抑制因子(92kDa),它能够促进Treg细胞的分化,这一功能能够有效避免致死性的炎症反应。在B细胞中,BACH2对于体细胞超突变以及类别转换等事件十分重要。缺失BACH2之后会导致类别转换抗体生成受损。与AP-1家族相似,BACH2也具有一个亮氨酸拉链结构,能够与MARE顺式调控元件结合并嵌入TRE序列中。此前体外研究发现,如果将激活后的CD8 T细胞中的BACH2基因沉默,将会导致细胞难以维持。以上结果表明BACH2可能参与调控了AP-1介导的CD8 细胞的分化过程。

为了研究上述问题,来自美国NIH的Nicholas P Restifo课题组进行了深入研究,相关结果发表在最近一期的《Nature Immunology》杂志上。

首先,作者使用了OT-I小鼠进行体内试验,他们发现BACH2缺失会破坏小鼠的CD8 T细胞初次免疫反应以及二次免疫反应。

进一步,作者通过OVA试验并进行长期观察,证明BACH2能够限制CD8 细胞向终端方向分化以及凋亡。

之后,作者发现BACH2能够抑制短命的效应T细胞的分化以及凋亡。

接下来,作者发现BACH2主要能够与AP-1相关的基因组序列结合,而且其能够有效抑制TCR信号引发的下游基因的表达。

进一步,作者发现BACH2能够抑制Jun系列的AP-1转录因子与顺式作用元件的结合。而BACH2的表达在不同的T细胞分化阶段存在明显差异。

最后,作者发现BACH2 在S520位点的磷酸化能够导致其活性的丧失。(生物谷Bioon.com)

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doi:10.1038/ni.3441

PMC:

PMID:

BACH2 regulates CD8+ T cell differentiation by controlling access of AP-1 factors to enhancers

Rahul Roychoudhuri, David Clever, Peng Li, Yoshiyuki Wakabayashi, Kylie M Quinn, Christopher A Klebanoff, Yun Ji, Madhusudhanan Sukumar, Robert L Eil, Zhiya Yu, Rosanne Spolski, Douglas C Palmer, Jenny H Pan, Shashank J Patel, Derek C Macallan, Giulia Fabozzi, Han-Yu Shih, Yuka Kanno, Akihiko Muto, Jun Zhu, Luca Gattinoni, John J O'Shea, Klaus Okkenhaug, Kazuhiko Igarashi, Warren J Leonard

T cell antigen receptor (TCR) signaling drives distinct responses depending on the differentiation state and context of CD8+ T cells. We hypothesized that access of signal-dependent transcription factors (TFs) to enhancers is dynamically regulated to shape transcriptional responses to TCR signaling. We found that the TF BACH2 restrains terminal differentiation to enable generation of long-lived memory cells and protective immunity after viral infection. BACH2 was recruited to enhancers, where it limited expression of TCR-driven genes by attenuating the availability of activator protein-1 (AP-1) sites to Jun family signal-dependent TFs. In naive cells, this prevented TCR-driven induction of genes associated with terminal differentiation. Upon effector differentiation, reduced expression of BACH2 and its phosphorylation enabled unrestrained induction of TCR-driven effector programs.

 
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