眾所周知，T 細胞的激活對於免疫系統抵抗外界感染以及其它類型疾病具有重要的意義。而在穩態情況下，T 細胞始終處於靜止狀態，而其異常活化則可能導致疾病的發生。儘管 T 細胞維持靜息狀態十分重要，但其基礎機制仍然難以捉摸。
今日，耶魯大學的 Richard Flavell 實驗室的研究者們在Science雜誌上發表的研究論文中，報導了轉錄因子 BTG1 和 BTG2 在「靜息狀態 T 細胞」中選擇性表達，並且揭示了 BTG1 和 BTG2 調節 T 細胞活化的分子機制1。
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背景介紹
「靜止（quiescent）」指的是一種特殊的細胞狀態，在這種狀態下，細胞會因環境變化而進入一種可逆的細胞周期停滯狀態2。
對於 T 細胞而言，在沒有激活信號的情況下會長期處於靜止狀態。在這種狀態下，T 細胞幾乎不會增殖並維持較低的基礎代謝率，從而維持生存必需。在 T 細胞受體以及共刺激信號被激活後，T 細胞退出靜止狀態並進入克隆擴增和分化階段3。
此前研究表明，T 細胞的靜止狀態是一種「主動」而非「被動」的特徵，其受到諸多基因的共同調節。例如，在未激活的 T 細胞中，轉錄因子 FOXO1 和 KLF2 通過調節 Ccr7，S1pr1 和 Sell 等基因來控制細胞的運輸4。此外，FOXO1，FOXP1 和 TOB 能夠調節一些細胞因子以及受體蛋白的活性，從而調節 T 細胞維持在靜息狀態5。
儘管此前研究已經表明 T 細胞的靜止狀態是一個主動的過程，但對其中的機制了解甚少。
在最近發表的研究中，來自耶魯大學的研究人員發現：缺乏 BTG1 / 2 的 T 細胞由於信使 RNA（mRNA）豐度的整體增加而導致 T 細胞發生增殖和自發激活，從而降低了激活閾值。進一步，BTG1 / 2 缺乏症導致 mRNA 尾部長度增加，從而導致其半衰期增長。因此，BTG1 / 2 促進了腺苷酸化和 mRNA 的降解，以確保 T 細胞處於靜息狀態。
具體內容
為了揭示調節 T 細胞靜止的內在因素，作者在靜止 T 細胞中搜索了由「超級增強子」（組蛋白 H3 賴氨酸乙醯化（H3K27ac）信號）調控的基因。
之後，作者發現其中大約 1% 與 BTG1 和 BTG2 的表達相關。BTG1 / 2 屬於 ERBB2（BTG / TOB）家族的 B 細胞易位基因/轉導子，被認為參與了許多細胞過程並且具有抗增殖活性。
值得注意的是，BTG1 / 2 在 BTG / TOB 家族的淋巴結和白細胞中高表達，表明它們在免疫系統中的特定作用。
接下來，作者發現 BTG1 / 2 主要表達於天然 T 細胞以及記憶 T 細胞中，這與其它已知的「靜息狀態」相關標記相類似（例如 Foxo1，Il7r 和 Klf2）。
此外，BTG1 / 2 的表達水平在 T 細胞受體激活後迅速降低，並在激活狀態期間保持較低水平。因此，這些結果表明 BTG1 和 BTG2 主要表達於靜息狀態下的 T 細胞中。
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為了了解 BTG1 / 2 在體內的作用，作者使用 CRISPR-Cas9 技術構建了 BTG1 和 BTG2 條件性敲除小鼠。
作者發現：與野生型小鼠相比，BTG1 和 BTG2 雙重條件敲除小鼠外周血中未激活 CD4 和 CD8 T 細胞數量和佔比顯著降低。而單基因敲除小鼠則未顯示出任何明顯變化。這一結果表明 BTG1 / 2 在功能上具有冗餘性。
此外，雙重基因敲除小鼠脾臟中 T 細胞 Ki- 67 的表達量顯著增加。細胞大小顯著增加，而 G0 期細胞比例相對更低，這表明在缺乏上述基因的情況下，T 細胞的靜止狀態受到了影響。
為了確定雙重基因敲除小鼠中的 T 細胞是否更傾向於離開「靜止狀態」，作者進行了體外 T 細胞增殖測定。結果表明，在較低程度的 TCR 刺激條件下，缺失突變體小鼠的 T 細胞更加容易經歷克隆擴增。相反地，野生型小鼠體內的 T 細胞在相同條件下幾乎不發生增殖。這些結果表明，BTG1 / 2 缺陷的 T 細胞似乎對激活信號更為敏感，可以輕鬆克服激活閾值。
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為了深入了解 T 細胞維持於靜止狀態的分子機制，作者對野生型以及 BTG1 / 2 缺失突變體小鼠體內的未激活 T 細胞進行了 RNA 測序（RNA-seq）。總的來說，突變體細胞中 mRNA 的豐度存在整體性的增加，整個轉錄組的這種變化可能暗示了某種普遍性的改變。
此外，作者發現其中與免疫系統激活和增殖有關的調節因子上調十分顯著。為了檢查 mRNA 的增加是否與功能性蛋白數量的增加相一致，作者通過流式細胞儀測量了平均螢光強度，結果驗證了作者的假設。總之，上述結果表明，在 BTG1 / 2 缺失的情況下，mRNA 和蛋白質的豐度普遍上調，這可能導致未激活 T 細胞的活化。
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整個轉錄組中 mRNA 豐度的增加表明 BTG1 / 2 可能在 mRNA 穩定性控制中起作用。由於此前研究已經證明 BTG1 / 2 在體外能夠與 poly-A 結合蛋白（PABP）和 CCR4 -NOT（CNOT）腺苷酸酶複合物的亞基結合，因此作者研究了未激活 T 細胞中 BTG1 / 2 是否存在類似的結合機制。
通過共免疫沉澱和原位鄰近連接測定法，作者表明 BTG1 / 2 與幼稚 T 細胞中的 PABP 和 CNOT7 存在物理相互作用，並且不依賴於 RNA 分子。此外，喪失了與 PABP 或 CNOT7 相互作用能力的 BTG1 缺失突變體喪失了抑制 T 增殖的活性。因此，BTG1 / 2 的功能取決於與 PABP 和 CNOT7 的相互作用。
接下來，作者檢測了 BTG1 / 2 缺失是否影響細胞中 mRNA 的轉換，我們測量了 mRNA 的衰減率。
值得注意的是，與野生型 T 細胞相比，BTG1 / 2 缺陷型 T 細胞中的細胞質 mRNA 的衰減速率有所降低。然而，對於活化 T 細胞而言，兩者之間沒有明顯區別。這表明上述調節機制僅存在於未激活 T 細胞，而不存在於激活後的 T 細胞中。
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研究小結
總之，這一研究解釋了維持 T 細胞靜止狀態的新機制。
BTG1 和 BTG2 在靜態 T 細胞中高度特異性地表達，並促進 mRNA 的腺苷酸化和降解。與 BTG1 / 2 不同，腺苷酸酶的表達較為普遍，而表達量較低，這意味著 BTG1 / 2 在免疫細胞中具有特殊功能。因為 BTG1 / 2 與 PABP 和 CNOT 複合物相互作用，後者非特異性地與 mRNA 結合，所以 BTG1 / 2 可以調節 mRNA 水平的整體性下調。
因此，作者揭示了 BTG1 / 2 介導的體內腺苷酸化的生物學後果。B 細胞也可以使用類似的機制通過 BTG1 / 2 保持其靜止狀態，例如 BTG1 / 2 在白血病和淋巴瘤中通常發生失調。同樣，除 BTG1 / 2 外，其他輔助因子可能在某些細胞類型中募集並增強 mRNA 的腺苷酸化和降解。這一機制可能廣泛適用於其他細胞和組織。