高通量基因修饰组学技术揭示T细胞分化新机制

在受到抗原刺激激活后，T细胞进入效应期，并开始了分化过程。CD4+T细胞分化成为Th1，Th2，Th17，Treg等细胞亚群，这些细胞亚群具有各自独特的分子特征与生物学功能。目前认为T细胞的分化主要受到细胞因子的影响，它们作用于天然CD4+T细胞并调控了下游不同的转录因子活性，从而导致不同细胞亚群的分化。另外，最近越来越多的证据表明表观遗传调控过程对于T细胞的分化具有不可忽视的影响，比如组蛋白的甲基化以及去甲基化等。

胞嘧啶5'-位的DNA甲基化是非常重要的表观遗传调控方式。最近的一些研究发现一类叫做TET（Ten-Eleven-Translocation）的蛋白家族对于5'-甲基胞嘧啶（5mc）向5'-羟甲基胞嘧啶（5hmc）的转变非常重要，然而表观遗传调控机制对于免疫系统的影响仍不清楚。

最近，来自清华大学医学院的董晨教授课题组在《Immunity》杂志在线发表了他们对这一甲基化修饰在T细胞分化中的作用的研究。

首先，他们结合染色质免疫共沉淀与高通量测序的方式（DIP-seq）对各类型的效应Th细胞中DNA甲基化修饰特征做了基因组水平的检测（简单来讲，首先通过染色质免疫共沉淀的手段富集到具有DNA甲基化特征的DNA序列，然后通过高通量测序与比对的方式鉴定出这些序列对应的基因组的位置）。他们比较了以下几类T细胞的修饰特征：天然T细胞，Th1，Th2，Th17以及Treg。通过粗略比较，作者发现5mc以及5hmc的修饰在各类细胞类型的基因组中的外显子，内含子，启动子以及基因间区域的分布大致相同。

进一步，作者希望了解这些修饰分别发生在各类细胞的具体哪些基因中。由于这些受试的细胞均为效应T细胞，作者首先分析了细胞因子相关基因的修饰情况。结果显示，5hmc高度集中在IFN-g，IL-4，IL-17等区域，而这些区域的5hmc修饰在各类型细胞中均能检测到。另外，由于不同的T细胞亚群具有各自独特的转录调控因子（比如T-bet, GATA3, RORgt, and Foxp），因此作者希望了解这些因子的5hmc修饰是否具有亚群特异性。分析结果显示：在Th1以及Treg细胞类型中，Tbx21 and Foxp3具有较高的5hmc修饰，而Gata3 and Rorc的5hmc修饰在各细胞亚群中的分布差异并不明显。

之后，作者结合前人研究中得到的组蛋白甲基化修饰图谱分析了5hmc与组蛋白甲基化修饰支架的关系。结果显示，在组蛋白H3K4me3甲基化的区域具有较高的5hmc修饰，也就是说组蛋白的甲基化与DNA的去甲基化相互关联。另外，作者还分析了5hmc修饰与转录调控之间的关系。结果显示，5hmc修饰与active enhancer-defining factor p300位点具有较高的重合性。而且5hmc修饰也富集在许多转录因子区域。这一结果说明5hmc的修饰伴随着转录调控的发生。

由于最近的研究发现TET蛋白能够将5mc修饰转变为5hmc修饰，作者希望了解是否TET参与了T细胞活化后的分化过程。通过RT-PCR，作者首先鉴定出在多种TET蛋白成员中，TET2在各类T细胞中的表达量最高，通过染色质免疫共沉淀的手段，作者证明了TET2特异性结合在具有5hmc修饰的基因区域，如IFN-g，IL-17等，而在缺失细胞特异性转录因子后，这一富集现象则不再明显。这一结果说明TET2可能调控了这些基因的去甲基化过程，而这一作用依赖于特异性的转录因子。

最后，作者通过体外实验证明了TET2对于Th1以及Th17的分化具有重要的影响，此外，在小鼠自体免疫疾病模型中，TET2也调控了细胞因子的分泌。

本文来源于：生物谷

欢迎关注中科紫鑫人事招聘相关信息：http://www.ngscn.com/index.php/Job/employ