В новом исследовании команда из Пенсильванского университета описывает, как инактивация Х-хромосомы регулируется в В-клетках иммунной системы по мере их развития в костном мозге и при встрече с антигенами. Их работа проясняет динамический, двухступенчатый механизм у женщин, посредством которого В-клетки, лишенные маркеров инактивации Х-хромосомы, восстанавливают эти модификации во время активации В-клеток в процессе с участием фактора транскрипции YY1.
«Что примечательно, так это то, что именно В-клетки вырабатывают антитела и аутоантитела, поэтому они действительно важны как для защитных иммунных реакций, так и для аутоиммунитета», — сказала Монтсеррат К. Ангуера, доцент кафедры биомедицинских наук Школы ветеринарной медицины Пенсильвании. и старший автор исследования. «Остается большой вопрос: почему эти иммунные клетки, примирующие эту хромосому, регулируются по-другому, а также, если эти процессы идут наперекосяк, как это приводит к аутоиммунитету и потере самотолерантности?»Исследование, опубликованное в PLOS Genetics, возглавляла Камилла М. Сиретт, докторант лаборатории Ангуеры. Соавторами, представляющими Пенн Вет и Медицинскую школу Перельмана Пена, были Вишал Синхава, Сучита Ходавадекар, Арпита Майлс, Гуаньсян Лян, Юэ Чжан, Сатабди Нанди, Майкл Канкро и Майкл Атчисон.В исследовании, проведенном в прошлом году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, Ангуера и его коллеги обнаружили, что наивные, нестимулированные женские лимфоциты, В- и Т-клетки иммунной системы, не смогли полностью инактивировать Х-хромосому.
Исследование показало, что это произошло потому, что Xist, длинный некодирующий транскрипт РНК, который, как известно, инициирует и поддерживает процесс инактивации Х-хромосомы, не смог локализоваться в неактивной Х-хромосоме. Когда иммунные клетки были активированы или подготовлены к ответу на инфекцию, РНК Xist снова появлялась в нужном месте.«Мы увидели, что инактивированные В-клетки не имеют этого облака РНК, но оно возвращается при стимуляции», — сказал Сиретт. «Мы действительно были заинтересованы в том, чтобы определить, что возвращает РНК Xist».
Используя молекулу флуоресцентного трекера, команда начала с отслеживания местоположения Xist в развивающихся B-клетках у самок мышей. Они обнаружили, что предшественники В-клеток, такие как гемопоэтические стволовые клетки и обычные лимфоидные предшественники, имели четкие образцы РНК Xist на неактивной Х-хромосоме. Но по мере того, как эти предшественники B-клеток шли по пути развития к превращению в B-клетки, РНК Xist сначала, казалось, исчезла, а затем снова появилась, но только в виде диффузных уколов через ядро, а не локализовалась в неактивном X.
Кроме того, низкомолекулярные метки, называемые модификациями гетерохроматина, которые, как известно, поддерживают репрессию генов во время инактивации Х-хромомомы, исчезают во время развития В-клеток.«Мы могли наблюдать эти действительно необычные изменения на уровне хроматина, происходящие в развитии женских В-клеток», — сказал Ангуера.
Чтобы выяснить, как Xist возвращается в неактивный X после активации B-клеток, как они показали в прошлогодней статье PNAS, исследователи отслеживали РНК Xist в B-клетках в культуре. Они обнаружили, что повторное появление происходило в двух различных фазах: между 4 и 16 часами после стимуляции клеток начали появляться крапинки РНК Xist.
А между 16 и 30 часами после стимуляции РНК Xist концентрировалась исключительно на неактивной Х-хромосоме. Модификации гетерохроматина, по-видимому, также увеличиваются и локализуются на неактивной X во второй фазе.Более раннее исследование группы указывало на то, что белок YY1 играет роль в возвращении Xist в активированных В-клетках, поэтому они начали более внимательно смотреть на него в этой работе. Атчисон, лидер в исследованиях YY1 в развитии В-клеток, смог поделиться своим опытом в исследовании роли белка в инактивации Х-хромосомы.
Когда исследователи исследовали В-клетки мышей, у которых отсутствовал YY1, они увидели значительно сниженные уровни гетерохроматиновых меток, а также меньшую локализацию РНК Xist в неактивном X.Команда также обнаружила доказательства того, что YY1 влияет на экспрессию генов Х-хромосомы. Когда они удалили YY1 из мужских и женских клеток и сравнили гены, которые по-разному экспрессировались на Х-хромосоме, они обнаружили 68 специфичных для женщин, один специфичный для мужчин и 11 общих.Из 68 генов, специфичных для женщин, многие были связаны с иммунитетом, и по крайней мере два, как известно, сверхэкспрессируются в женских В-клетках человека по сравнению с мужскими В-клетками.
Дальнейшая серия экспериментов идентифицировала область YY1 с ДНК-связывающей активностью в качестве ключевого домена этого белка, участвующего в переносе РНК Xist в неактивный X.«Похоже, он действует как связующее звено, объединяющее РНК Xist с ДНК неактивной Х-хромосомы», — сказал Ангуэра.Она и ее коллеги будут дальше изучать роль YY1, используя клинические образцы, а также модели мышей, чтобы посмотреть на белок при таких заболеваниях, как волчанка, чтобы углубить свое понимание того, как аутоиммунитет может быть результатом «бегства» иммунных генов от X инактивация хромосом.
«Если вы хотите разработать терапию аутоиммунных заболеваний, идея состоит в том, как нам доставить Xist в неактивную Х-хромосому и сохранить его там, чтобы мы поддерживали дозовую компенсацию в этих В-клетках». — сказала Ангуэра. «Конечно, YY1 выглядит как действительно многообещающая цель».