2015年4月15日 訊 /生物谷BIOON/ --在受到抗原刺激激活後，T細胞進入效應期，並開始了分化過程。CD4+T細胞分化成為Th1，Th2，Th17，Treg等細胞亞群，這些細胞亞群具有各自獨特的分子特徵與生物學功能。目前認為T細胞的分化主要受到細胞因子的影響，它們作用於天然CD4+T細胞並調控了下遊不同的轉錄因子活性，從而導致不同細胞亞群的分化。另外，最近越來越多的證據表明表觀遺傳調控過程對於T細胞的分化具有不可忽視的影響，比如組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觀遺傳調控方式。最近的一些研究發現一類叫做TET（Ten-Eleven-Translocation）的蛋白家族對於5'-甲基胞嘧啶（5mc）向5'-羥甲基胞嘧啶（5hmc）的轉變非常重要，然而表觀遺傳調控機制對於免疫系統的影響仍不清楚。
最近，來自清華大學醫學院的董晨教授課題組在《Immunity》雜誌在線發表了他們對這一甲基化修飾在T細胞分化中的作用的研究。
首先，他們結合染色質免疫共沉澱與高通量測序的方式（DIP-seq）對各類型的效應Th細胞中DNA甲基化修飾特徵做了基因組水平的檢測（簡單來講，首先通過染色質免疫共沉澱的手段富集到具有DNA甲基化特徵的DNA序列，然後通過高通量測序與比對的方式鑑定出這些序列對應的基因組的位置）。他們比較了以下幾類T細胞的修飾特徵：天然T細胞，Th1，Th2，Th17以及Treg。通過粗略比較，作者發現5mc以及5hmc的修飾在各類細胞類型的基因組中的外顯子，內含子，啟動子以及基因間區域的分布大致相同。
進一步，作者希望了解這些修飾分別發生在各類細胞的具體哪些基因中。由於這些受試的細胞均為效應T細胞，作者首先分析了細胞因子相關基因的修飾情況。結果顯示，5hmc高度集中在IFN-g，IL-4，IL-17等區域，而這些區域的5hmc修飾在各類型細胞中均能檢測到。另外，由於不同的T細胞亞群具有各自獨特的轉錄調控因子（比如T-bet, GATA3, RORgt, and Foxp），因此作者希望了解這些因子的5hmc修飾是否具有亞群特異性。分析結果顯示：在Th1以及Treg細胞類型中，Tbx21 and Foxp3具有較高的5hmc修飾，而Gata3 and Rorc的5hmc修飾在各細胞亞群中的分布差異並不明顯。
之後，作者結合前人研究中得到的組蛋白甲基化修飾圖譜分析了5hmc與組蛋白甲基化修飾支架的關係。結果顯示，在組蛋白H3K4me3甲基化的區域具有較高的5hmc修飾，也就是說組蛋白的甲基化與DNA的去甲基化相互關聯。另外，作者還分析了5hmc修飾與轉錄調控之間的關係。結果顯示，5hmc修飾與active enhancer-defining factor p300位點具有較高的重合性。而且5hmc修飾也富集在許多轉錄因子區域。這一結果說明5hmc的修飾伴隨著轉錄調控的發生。
由於最近的研究發現TET蛋白能夠將5mc修飾轉變為5hmc修飾，作者希望了解是否TET參與了T細胞活化後的分化過程。通過RT-PCR，作者首先鑑定出在多種TET蛋白成員中，TET2在各類T細胞中的表達量最高，通過染色質免疫共沉澱的手段，作者證明了TET2特異性結合在具有5hmc修飾的基因區域，如IFN-g，IL-17等，而在缺失細胞特異性轉錄因子後，這一富集現象則不再明顯。這一結果說明TET2可能調控了這些基因的去甲基化過程，而這一作用依賴於特異性的轉錄因子。
最後，作者通過體外實驗證明了TET2對於Th1以及Th17的分化具有重要的影響，此外，在小鼠自體免疫疾病模型中，TET2也調控了細胞因子的分泌。（生物谷Bioon.com）
本文系生物谷原創編譯整理。歡迎轉載！轉載請註明來源並附原文連結。更多資訊請下載生物谷資訊APP。
The Methylcytosine Dioxygenase Tet2 Promotes DNA Demethylation and Activation of Cytokine Gene Expression in T Cells
Kenji Ichiyama, Tingting Chen, Xiaohu Wang, Xiaowei Yan, Byung-Seok Kim, Shinya Tanaka,
Delphine Ndiaye-Lobry, Yuhua Deng, Yanli Zou, Pan Zheng, Qiang Tian, Iannis Aifantis, Lai Wei, and Chen Dong
Epigenetic regulation of lineage-specific genes is important for the differentiation and function of T cells. Ten-eleven translocation (Tet) proteins catalyze 5-methylcytosine (5mC) conversion to 5-hydroxymethylcytosine (5hmC) to mediate DNA demethylation. However, the roles of Tet proteins in the immune response are unknown. Here, we characterized the genome-wide distribution of 5hmC in CD4+ T cells and found that 5hmC marks putative regulatory elements in signature genes associated with effector cell differentiation. Moreover, Tet2 protein was recruited to 5hmC-containing regions, dependent on lineage-specific transcription factors. Deletion of Tet2 in T cells decreased their cytokine expression, associated with reduced p300 recruitment. In vivo, Tet2 plays a critical role in the control of cytokine gene expression in autoimmune disease. Collectively, our findings suggest that Tet2 promotes DNA demethylation and activation of cytokine gene expression in T cells.