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Uhrf1(或者被称为Np95)是一个DNA甲基化和组蛋白泛素化的调控因子,在胚胎发育(embryogenesis)以及肿瘤发生(tumOrigenesis)过程中有着重要作用。近日,上海中科院生化细胞所刘小龙课题组联合上海科技大学以及中国科学与技术大学在国际权威期刊Cell子刊CellReports上发表题为Uhrf1ControlsiNKTCellSurvivalandDifferentiationthroughtheAkt-mTORAxis的研究型论文。研究发现,Uhrf1在自然杀伤T细胞(invariantnaturalkillerT[iNKT]cell)的发育过程中有着重要作用。Uhrf1在iNKT细胞的Stage1种表达量显着提高。对Uhrf1的突变触发了细胞凋亡从而导致Stage1阶段转化的出现异常,最终在Uhrf1缺失的突变小鼠中,iNKT细胞受损。研究还发现,Uhrf1的突变可以显着增加Stage1过程中Akt-mTOR信号通路的活性。过表达Akt可以使得iNKT细胞的表型得以回复。研究人员认为,该研究表明Uhrf1调控的Akt-mTOR信号途径在iNKT细胞发育过程中是必要的。

技术路线

研究结果

iNKT细胞发育过程中需要Uhrf1

为了研究Uhrf1在T细胞发育过程中的作用,研究人员首先构建了CD4-cre-介导的Uhrf1条件性敲除的小鼠模型。研究人员使用了流式细胞(Flowcytometry)分析技术等实验手段对这两类细胞的分析表明,iNKT细胞在Uhrf1-/-的小鼠胸腺,脾脏以及肝脏中显着减少(图1A-C)。

图1:iNKT细胞发育过程中需要Uhrf1.

Uhrf1调控iNKT细胞的生存和分化

Uhrf1的缺失显着降低了iNKT细胞的数量。细胞数量的下降通常是由于细胞增殖降低,生存受到影响或者分化畸形导致的。为了验证这些可能性,研究人员首先对细胞增殖进行了研究。在Stage1与Stage2中,Uhrf1-/-的小鼠细胞密度与野生型没有显着区别(图2A,B)。因此,研究人员认为iNKT细胞数量的下降并非由于细胞增殖导致的。随后对细胞生存以及分化的研究发现,Uhrf1-/-的小鼠iNKT细胞更易发生细胞凋亡并且细胞的分化受到显着影响(图2C-G)。

    

图2:Uhrf1调控iNKT细胞的生存和分化。

Uhrf1-/-的小鼠中Stage1细胞代谢发生变化


为了对Uhrf1对iNKT细胞的调控有更深入的了解,研究人员分别对Uhrf1的表达模型以及Stage1的Uhrf1-/-细胞的转录组进行了测序分析。

图3:Uhrf1-/-的小鼠中Stage1细胞代谢发生变化。

Uhrf1的缺失导致Akt-mTOR活性的丧失

Akt-mTOR信号途径可以感应不同的环境信号包括营养和生长因子甚至压力来调控细胞代谢和细胞大小。CD71与CD98是Akt-mTOR的下游调控因子。考虑到CD71与CD98在Stage1Uhrf1-/-细胞中表达量下降,研究人员便通过检测Akt,S6和4EBP1的磷酸化状态来检测Akt-mTOR的活性。不出所料,Akt,S6和4EBP1的磷酸化状态在Stage1中特异的降低了(图4A-C),证实了Akt-mTOR活性在Uhrf1的缺失的Stage1细胞中丧失。


图4:过表达Akt可以回复Uhrf1缺失的iNKT细胞的表型。

过表达Akt可以回复Uhrf1缺失的iNKT细胞的表型

最后,研究人员对Akt进行过表达实验,并且对Uhrf1缺失的iNKT细胞进行表型观察。研究发现,iNKT细胞在Uhrf1缺失后产生的表型可以在Akt过表达条件下得以回复(图4D-G)。

讨论

研究人员的本项工作揭露了表观调控因子Uhrf1在Stage1的iNKT细胞中调控两个重要关键点:细胞生存和分化。考虑到iNKT细胞在免疫应答过程中的重要性,研究人员认为Uhrf1缺失的iNKT细胞在免疫疾病上的作用还是有待进一步的研究。

原文出处:CuiY,ChenX,ZhangJ,SunX,LiuH,BaiL,XuC,LiuX.Uhrf1ControlsiNKTCellSurvivalandDifferentiationthroughtheAkt-mTORAxis.CellReports.2016.

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