重編程的機制研究:Hoxb5將B細胞轉化為ETP
那么,B細胞重編程為T細胞過程中Hoxb5是從哪開始起作用的呢?
研究人員進一步探索重編程中否將pro-pre-B細胞直接重編程為ETP(iETP, early T cell progenitors )。他們分析了retro-Hoxb5小鼠中BM和胸腺中Lin-CD44+c-kithiCD25- iETP [圖9a]的細胞學動態學。結果顯示,在移植后第2周至第6周,在retro-Hoxb5小鼠的BM中檢測到GFP+iETP [圖9b] ,移植后約3周達到最大豐度。 BM-ETP在轉錄組學水平顯示還殘留Pro-pre-B細胞的部分基因表達特征[圖9c] 。在胸腺中移植后第4周檢測到最大豐度[圖9b],轉錄組水平顯示已經完全關閉Pro-pre-B特異表達基因(如Pax5, EBF1, CD19) [圖9c] 。
為了驗證胸腺中iETP能夠分化為成熟T細胞,研究人員分離了iETP,進行了胸腺內二次移植實驗。結果顯示ETP可以在受體鼠胸腺發育成熟為CD4+ SP和CD8+ SP T細胞,并且成功分布到脾臟,淋巴結和外周血[圖9d] 。因此,Hoxb5是在骨髓中將B細胞重編程為 T淋巴祖細胞(重編程中間態細胞),之后在胸腺中完成重編程,產生有功能的T淋巴祖細胞,再發育產生成熟T細胞。
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Hoxb5靶向B、T細胞調節因子和染色質修飾因子
最后,研究人員還通過RNA-Seq和CHIP-Seq實驗對比分析了表達Hoxb5和表達GFP對照的Pro-pre-B細胞的轉錄組和表觀組學特征。Hoxb5在pro-pre-B細胞中的表達改變了許多與染色質修飾相關的基因的表達,包括表觀遺傳修飾因子Hdac9,Ezh1,Ldb1,Cbx8和Asxl1 [圖10a],與B到T細胞重編程過程基因表達模式的改變一致。重要的是,早期B細胞發育所必需的轉錄因子,如Ebf1,Bcl11a,Foxp1和Foxo1 被Hoxb5抑制,而對T細胞發育或功能至關重要的Nfatc1,Tcf12, Lmo2和Prdm1在pro-pre-B細胞中被Hoxb5激活[圖10b] 。
GSEA(Gene set enrichment analysis )分析表明,與感染空載體相比,retro-Hoxb5 pro-pre-B細胞中對B細胞發育必需的Ikzf1(Ikaros)和Pax5被顯著抑制[圖10c、d],而且遺傳修飾因子Kmt2a(Mll)(一種對HSC自我更新重要的組蛋白甲基轉移酶)也被顯著抑制[圖10e] 。
這些結果表明,pro-pre-B細胞中Hoxb5的表達抑制B細胞譜系特異性轉錄因子和特征基因的表達,增強與T細胞發育相關的轉錄因子和基因的表達,從而實現誘導B細胞到T細胞的命運轉化。
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好了,總之研究人員揭示了轉錄因子Hoxb5的表達能夠在體內將Pro-pre-B細胞重編程為有生理功能的T細胞。Hoxb5通過抑制B細胞關鍵轉錄因子、激活T細胞相關轉錄因子、調控表觀遺傳相關分子,從而實現B細胞到T細胞的命運改變。
這時候,仿佛又聽到Hoxb5在傲嬌的說:單單靠我一個轉錄因子,在B細胞中維持短短2周的表達,就可以抑制一堆B細胞特異的基因,促進一堆T細胞特異的基因,直接把B細胞變成了T細胞了,而且是記憶力很好的T細胞,有獲得性免疫記憶功能哦!我膩不膩害?
故事終于講完了~~~小編要喝口水~~~接著廣告時間到!!!!
大家還記得故事里用到的很重要的工具小鼠嗎? Hoxb5LSL/+ 小鼠(條件性過表達),Tet-on Hoxb5-BFP小鼠(誘導型條件性過表達),他們都是由百奧賽圖構建的哦,如果您有基因編輯模式動物的需求歡迎聯系我們^_^
參考文獻
1. Mengyun Zhang et al. Hoxb5 reprograms B cells into functional T lymphocytes. Nat Immunol. 2018 March ; 19(3): 279–290. doi:10.1038/s41590-018-0046-x.(2018) [PMID: 29915300]
2. Heyworth C, Pearson S, May G & Enver T Transcription factor-mediated lineage switching reveals plasticity in primary committed progenitor cells. EMBO J 21, 3770–3781, doi:10.1093/emboj/cdf368 (2002). [PubMed: 12110589]
3. Kulessa H, Frampton J & Graf T GATA-1 reprograms avian myelomonocytic cell lines into eosinophils, thromboblasts, and erythroblasts. Genes Dev 9, 1250–1262 (1995). [PubMed: 7758949]
4. Visvader JE, Elefanty AG, Strasser A & Adams JM GATA-1 but not SCL induces megakaryocytic differentiation in an early myeloid line. EMBO J 11, 4557–4564 (1992). [PubMed: 1385117]
5. Xie H, Ye M, Feng R & Graf T Stepwise reprogramming of B cells into macrophages. Cell 117, 663–676 (2004). [PubMed: 15163413]
6. Nutt SL, Heavey B, Rolink AG & Busslinger M Commitment to the B-lymphoid lineage depends on the transcription factor Pax5. Nature 401, 556–562, doi:10.1038/44076 (1999). [PubMed: 10524622]
7. Rolink AG, Nutt SL, Melchers F & Busslinger M Long-term in vivo reconstitution of T-cell development by Pax5-deficient B-cell progenitors. Nature 401, 603–606, doi:10.1038/44164 (1999). [PubMed: 10524629]
8. Taghon T, Yui MA & Rothenberg EV Mast cell lineage diversion of T lineage precursors by the essential T cell transcription factor GATA-3. Nature immunology 8, 845–855, doi:10.1038/ni1486 (2007). [PubMed: 17603486]
9. Laiosa CV, Stadtfeld M, Xie H, de Andres-Aguayo L & Graf T Reprogramming of committed T cell progenitors to macrophages and dendritic cells by C/EBP alpha and PU.1 transcription factors. Immunity 25, 731–744, doi:10.1016/j.immuni.2006.09.011 (2006). [PubMed: 17088084]
10. Li P et al. Reprogramming of T cells to natural killer-like cells upon Bcl11b deletion. Science 329, 85–89, doi:10.1126/science.1188063 (2010). [PubMed: 20538915]
11. Cobaleda C, Jochum W & Busslinger M Conversion of mature B cells into T cells by dedifferentiation to uncommitted progenitors. Nature 449, 473–477, doi:10.1038/nature06159 (2007). [PubMed: 17851532]
12. Ungerback J, Ahsberg J, Strid T, Somasundaram R & Sigvardsson
M Combined heterozygous loss of Ebf1 and Pax5 allows for T-lineage
conversion of B cell progenitors. J Exp Med 212, 1109–1123,
doi:10.1084/jem.20132100 (2015). [PubMed: 26056231]