Uhrf1通過(guò)Akt-mTOR途徑調(diào)控iNKT細(xì)胞的生存和分化

研究背景

Uhrf1（或者被稱為Np95）是一個(gè)DNA甲基化和組蛋白泛素化的調(diào)控因子，在胚胎發(fā)育（embryogenesis）以及腫瘤發(fā)生（tumorigenesis）過(guò)程中有著重要作用。近日，上海中科院生化細(xì)胞所劉小龍課題組聯(lián)合上�？萍即髮W(xué)以及中國(guó)科學(xué)與技術(shù)大學(xué)在國(guó)際權(quán)威期刊Cell子刊Cell Reports上發(fā)表題為Uhrf1 Controls iNKT Cell Survival and Differentiation through the Akt-mTOR Axis的研究型論文。研究發(fā)現(xiàn)，Uhrf1在自然殺傷T細(xì)胞（invariant natural killer T ［iNKT］ cell）的發(fā)育過(guò)程中有著重要作用。Uhrf1在iNKT細(xì)胞的Stage1種表達(dá)量顯著提高。對(duì)Uhrf1的突變觸發(fā)了細(xì)胞凋亡從而導(dǎo)致Stage1階段轉(zhuǎn)化的出現(xiàn)異常，最終在Uhrf1缺失的突變小鼠中，iNKT細(xì)胞受損。研究還發(fā)現(xiàn)，Uhrf1的突變可以顯著增加Stage1過(guò)程中Akt-mTOR信號(hào)通路的活性。過(guò)表達(dá)Akt可以使得iNKT細(xì)胞的表型得以回復(fù)。研究人員認(rèn)為，該研究表明Uhrf1調(diào)控的Akt-mTOR信號(hào)途徑在iNKT細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中是必要的。

技術(shù)路線

研究結(jié)果

iNKT細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中需要Uhrf1

為了研究Uhrf1在T細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的作用，研究人員首先構(gòu)建了CD4-cre-介導(dǎo)的Uhrf1條件性敲除的小鼠模型。研究人員使用了流式細(xì)胞（Flow cytometry）分析技術(shù)等實(shí)驗(yàn)手段對(duì)這兩類細(xì)胞的分析表明，iNKT細(xì)胞在Uhrf1-/-的小鼠胸腺，脾臟以及肝臟中顯著減少（圖1A-C）。

圖1: iNKT細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中需要Uhrf1。

Uhrf1調(diào)控iNKT細(xì)胞的生存和分化
Uhrf1的缺失顯著降低了iNKT細(xì)胞的數(shù)量。細(xì)胞數(shù)量的下降通常是由于細(xì)胞增殖降低，生存受到影響或者分化畸形導(dǎo)致的。為了驗(yàn)證這些可能性，研究人員首先對(duì)細(xì)胞增殖進(jìn)行了研究。在Stage1與Stage2中，Uhrf1-/-的小鼠細(xì)胞密度與野生型沒(méi)有顯著區(qū)別（圖2A,B）。因此，研究人員認(rèn)為iNKT細(xì)胞數(shù)量的下降并非由于細(xì)胞增殖導(dǎo)致的。隨后對(duì)細(xì)胞生存以及分化的研究發(fā)現(xiàn)，Uhrf1-/-的小鼠iNKT細(xì)胞更易發(fā)生細(xì)胞凋亡并且細(xì)胞的分化受到顯著影響（圖2C-G）。

圖2: Uhrf1調(diào)控iNKT細(xì)胞的生存和分化。

Uhrf1-/-的小鼠中Stage1細(xì)胞代謝發(fā)生變化
為了對(duì)Uhrf1對(duì)iNKT細(xì)胞的調(diào)控有更深入的了解，研究人員分別對(duì)Uhrf1的表達(dá)模型以及Stage1的Uhrf1-/-細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了測(cè)序分析。其中，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序服務(wù)由上海伯豪生物技術(shù)有限公司提供。KEGG分析表明，細(xì)胞代謝有關(guān)的通路，如：核糖體，氧化磷酸化，嘧啶代謝和嘌呤代謝等在突變體中出現(xiàn)顯著變化。

圖3: Uhrf1-/-的小鼠中Stage1細(xì)胞代謝發(fā)生變化。

Uhrf1的缺失導(dǎo)致Akt-mTOR活性的喪失
Akt-mTOR信號(hào)途徑可以感應(yīng)不同的環(huán)境信號(hào)包括營(yíng)養(yǎng)和生長(zhǎng)因子甚至壓力來(lái)調(diào)控細(xì)胞代謝和細(xì)胞大小。CD71與CD98是Akt-mTOR的下游調(diào)控因子。考慮到CD71與CD98在Stage1 Uhrf1-/-細(xì)胞中表達(dá)量下降，研究人員便通過(guò)檢測(cè)Akt，S6和4EBP1的磷酸化狀態(tài)來(lái)檢測(cè)Akt-mTOR的活性。不出所料，Akt，S6和4EBP1的磷酸化狀態(tài)在Stage1中特異的降低了（圖4A-C），證實(shí)了Akt-mTOR活性在Uhrf1的缺失的Stage1細(xì)胞中喪失。

圖4: 過(guò)表達(dá)Akt可以回復(fù)Uhrf1缺失的iNKT細(xì)胞的表型。

過(guò)表達(dá)Akt可以回復(fù)Uhrf1缺失的iNKT細(xì)胞的表型
最后，研究人員對(duì)Akt進(jìn)行過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)Uhrf1缺失的iNKT細(xì)胞進(jìn)行表型觀察。研究發(fā)現(xiàn)，iNKT細(xì)胞在Uhrf1缺失后產(chǎn)生的表型可以在Akt過(guò)表達(dá)條件下得以回復(fù)（圖4D-G）。

討論

研究人員的本項(xiàng)工作揭露了表觀調(diào)控因子Uhrf1在Stage1的iNKT細(xì)胞中調(diào)控兩個(gè)重要關(guān)鍵點(diǎn)：細(xì)胞生存和分化�？紤]到iNKT細(xì)胞在免疫應(yīng)答過(guò)程中的重要性，研究人員認(rèn)為Uhrf1缺失的iNKT細(xì)胞在免疫疾病上的作用還是有待進(jìn)一步的研究。

原文出處：Cui Y, Chen X, Zhang J, Sun X, Liu H, Bai L, Xu C, Liu X. Uhrf1 Controls iNKT Cell Survival and Differentiation through the Akt-mTOR Axis. Cell Reports.2016.