研究背景

Uhrf1（或者被稱為Np95）是一個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）過程中有著重要作用。近日，上海中科院生化細胞所劉小龍課題組聯(lián)合上海科技大學以及中國科學與技術大學在國際權威期刊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細胞（invariant natural killer T ［iNKT］ cell）的發(fā)育過程中有著重要作用。Uhrf1在iNKT細胞的Stage1種表達量顯著提高。對Uhrf1的突變觸發(fā)了細胞凋亡從而導致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細胞受損。研究還發(fā)現(xiàn)，Uhrf1的突變可以顯著增加Stage1過程中Akt-mTOR信號通路的活性。過表達Akt可以使得iNKT細胞的表型得以回復。研究人員認為，該研究表明Uhrf1調(diào)控的Akt-mTOR信號途徑在iNKT細胞發(fā)育過程中是必要的。

技術路線

研究結(jié)果

iNKT細胞發(fā)育過程中需要Uhrf1

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

圖1: iNKT細胞發(fā)育過程中需要Uhrf1。

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

圖2: Uhrf1調(diào)控iNKT細胞的生存和分化。

Uhrf1-/-的小鼠中Stage1細胞代謝發(fā)生變化
為了對Uhrf1對iNKT細胞的調(diào)控有更深入的了解，研究人員分別對Uhrf1的表達模型以及Stage1的Uhrf1-/-細胞的轉(zhuǎn)錄組進行了測序分析。其中，轉(zhuǎn)錄組測序服務由上海伯豪生物技術有限公司提供。KEGG分析表明，細胞代謝有關的通路，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細胞代謝發(fā)生變化。

Uhrf1的缺失導致Akt-mTOR活性的喪失
Akt-mTOR信號途徑可以感應不同的環(huán)境信號包括營養(yǎng)和生長因子甚至壓力來調(diào)控細胞代謝和細胞大小。CD71與CD98是Akt-mTOR的下游調(diào)控因子。考慮到CD71與CD98在Stage1 Uhrf1-/-細胞中表達量下降，研究人員便通過檢測Akt，S6和4EBP1的磷酸化狀態(tài)來檢測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），證實了Akt-mTOR活性在Uhrf1的缺失的Stage1細胞中喪失。

圖4: 過表達Akt可以回復Uhrf1缺失的iNKT細胞的表型。

過表達Akt可以回復Uhrf1缺失的iNKT細胞的表型
最后，研究人員對Akt進行過表達實驗，并且對Uhrf1缺失的iNKT細胞進行表型觀察。研究發(fā)現(xiàn)，iNKT細胞在Uhrf1缺失后產(chǎn)生的表型可以在Akt過表達條件下得以回復（圖4D-G）。

討論

研究人員的本項工作揭露了表觀調(diào)控因子Uhrf1在Stage1的iNKT細胞中調(diào)控兩個重要關鍵點：細胞生存和分化。考慮到iNKT細胞在免疫應答過程中的重要性，研究人員認為Uhrf1缺失的iNKT細胞在免疫疾病上的作用還是有待進一步的研究。

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.