cⅱta的生物学作用多样性

CⅡTA的生物学作用多样性?3l6?2007年9月第3O卷第5期InternationalJournalofC11TA的生物学作用多样性管政沈茜摘要MHCII类分子反式激活因子(MHCclassIImoleculetransactivator,CIITA)一直被当作是MHC一Ⅱ类分子及其相关基因表达的主宰调控者,然而随着研究的深入,许多报道提示CIITA不仅在免疫系统内,甚至在免疫系统外还具有其他功能,由此引发了CIITA生物学作用多样性问题.关键词MHCII类基因;CIITA;生物学作用多样性文章编码1673-4394(2007)05-0316-04中图类分号392.1i文献标识码ATheDiversityofBiologicalEffectsofCIITAGUANZheng,SHENQian(DepartmentofClinicalDiagnosis,ChanghaiHospital,SecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,China)Correspondingauthor:SHENQian,E～mail:msminli@hotmail.cornAbstractMHCclassIImoleculetransactivator(C1ITA)hasbeenregardedasamasterregulatoryfactorfortheexpressionofMHCclassII(MHCⅡ)andaccessorygenes,butmanyintensivestudiessugge~edthatCⅡTAhadotherfunctionswithinandoutsidetheimmunesystem.Therefore.thediversityofbiologicaleffectsofCIITAattractedattentions. KeyWordsMHCclassIIgenes;CIITA;DiversityofbiologicaleffectsMHCII类分子可将外源性抗原递呈给CD4T辅助细胞,从而在细胞免疫应答中起着至关重要的作用.另外,它还在免疫耐受中起着重要作用,打破这种耐受状态就会导致自身免疫性疾病的发生和发展.MHCII类分子的表达模式较复杂,可以在免疫系统中的诸如B细胞,树突状细胞和巨噬细胞这样一些特定的免疫细胞中组成性表达,也可以在IFN.的诱导下在众多细胞中广泛地表达¨.MHCII类基因的转录主要是由位于Ⅱ类基因启动子近端的保守顺式反应元件介导的,这些反应元件分别是W/S,X,X2和Y盒.在对裸淋巴细胞综合征(BLS)的研究中发现一些必需的转录因子,它们分别是MHCII类分子反式激活因子(CⅡTA)和结合到x盒上的转录因子RFX的3个亚单位RFX5,RFXAP和RFXANK/RFX.B.对于MHCⅡ类基因的转录来说,必须要求上述的那些转录因子都要结合到其启动子的顺式反应元件上,从而形成由核酸和蛋白质组成的高度稳定MHCII类基因增强子.进一步研究还发现CⅡTA与其它转录因子有基金项目:上海市科委联合利华基金项目(200305)作者单位:200433,上海长海医院实验诊断科(硕士研究生)通讯作者:沈茜,E—mail:msminli2hotmail.corn着明显的不同,主要表现在cⅡTA的表达与MHCII类基因的表达存在质和量两个层面上的相关性J,因此CⅡTA也被认为是MHCII类基因表达的主宰调控者.MHCII类基因及其相关基因无疑是CIITA最 重要的靶基因,cIITA除了能够激活经典MHCII类分子基因(HLA-DR,HLA—DP和HAL—DQ),还能激活恒定链(1i)基因以及在MHCII类分子抗原递呈过程中必需的辅助蛋白基因(HLA—DM和HLA-DO).另外,它对激活经典及非经典的MHC.I类基因也起到一定的作用,尽管程度较之前者要弱.以上这些都是对CⅡTA生物学作用的一些经典认识,但是在研究中有越来越多的的证据表明CⅡTA还可以影响更多基因的转录和表达.1CI1TA生物学作用的多样性1.1CI1TA参与Th细胞极化大量文献报道证实在Th细胞的极化过程中CⅡTA发挥作用,尽管文献报道的结果不尽一致.Chang等人在较早一些时候就发现来源于cⅡTA基因敲除小鼠的CIMT细胞在受到IL.I2刺激分化为Thl细胞后不仅能分泌IFN一,还能分泌高水平的IL4,此项研究结果提示在CD4T细胞中CIITA志2007年9月第3O卷第￡期Intern—at—ional—Journ—alof能够下调IL_4的分泌,从而在体内影响Th细胞的极化.在后续研究中,他们发现产生这种现象的机制可能是由于CIITA与激活的核因子(NFAT)竞争性结合通用共激活因子CBP/p300的结果(NFAT是IL-4基因转录的关键转录因子)J.但是后来一些研究者的研究结果却与此完全相反,目前仍没有令人信服的合理解释.Otten等人发现在CIITA转基因鼠的CD4T细胞被激活时异位表达的CIITA不仅不抑制IL_4基因的表达,相反会导致其向Th2细 胞的分化J.这项结果提示CIITA根本不是IL_4基因的负性调控因子,这恰恰与Chang等人的发现完全相反.对于如此矛盾的发现,他们认为是Chang等人的实验设计存在问题,出现那种结果的真正原因不是CIITA缺失的直接结果,而很可能是MHCII类分子限制性抗原递呈失控后的间接结果.随后,来自韩国的研究人员进行的两项研究结果都支持了Otten等人的观点,第一项研究发现来源于CIITA转基因鼠的初始CD4T细胞在体外表现出IFN一的低水平分泌以及Thl方向极化受损,并且还发现CIITA转基因鼠可以抵抗实验性自身免疫性脑脊髓膜炎(EAE,Thl细胞介导的自身免疫性疾病).第二项研究发现当用嗯唑酮诱导CIITA转基因鼠时其发生结肠炎(一种主要由Th2细胞介导的免疫疾病)的病程进展较之对照组明显加快.这些实验结果提示了在T细胞中过度表达的CIITA不但可以抑制Thl细胞的功能以及向Thl方向极化,并且可以促进向Th2方向极化.不过对于这些相反的发现和解释,Chang等人一开始却不以为然.他们进一步实验发现CIITA基因缺失的Thl细胞实际上分为三群,分别是表达IL_4的细胞群,表达IFN一的细胞群和两者都表达的细胞群.这些结果提示CIITA缺失能够改变Thl型细胞的极化过程,同时他们还认为CIITA抑制Th2型细胞因子表达的这种作用只局限在初始CD4T向Thl细胞的分化过程中,其并不在CD4T向Th2细胞的分化过程中发挥作用.不过接下来自相矛盾的事情发生在Chang本人身上,他们的最新研究发现来源于CIITA转基因鼠的表达了IL_4的初始CD4T细胞和NK1.1.的 胸腺细胞数较之对照组提高了十倍,这一现象提示了CIITA的表达能够预刺激这些细胞产生Th2型细胞因子.除此之外,他们还发现来源于该鼠的Thl细胞在分泌IFN一的同时也可以分泌IL_4,这些发现与自己先前的观点相抵触,但却与Otten等人不谋而合.对于出现这样的结果,他们在对Otten等人?317?先前的解释不表示反对的同时也提出了自己的假设:①转基因的CIITA启动子过强可能导致过量表达的CIITA产生显性负性作用.②转基因的CIITA可能与内源性表达的CIITA不是同一亚型.⑧非正常表达的CIITA,包括基因敲除或转基因,可能对Th2型细胞因子位点的染色体结构产生影响,从而产生后续效应.最后他们总结认为①cIITA的适当表达对于CD4T细胞的正常极化非常重要的.②cIITA在细胞因子调控中的作用是非常复杂的,可能既通过直接机制也通过间接机制来影响T细胞的发育和极化的.1.2CIITA与细胞凋亡研究发现在稳定转染CIITA的CD4T细胞中Fas配体(FasL)的表达水平与对照细胞相比下降,并且在CIITA基因敲除的小鼠中FasL的表达明显上调¨.随后还发现CIITA可以保护T细胞免于激活诱导的细胞凋亡(AICD),但对于应激诱导(stressinduced)的细胞死亡并不起作用…J.由于在初始T细胞中可以检测到CIITA的转录体,但在极化中的T细胞却检测不到,因此在初始T细胞向Th细胞极化过程中CIITA可能起到保护这些细胞的作用,使 得其在发生激活诱导的细胞凋亡之前,有一个较长的效应窗口期.与IL_4基因情况相类似,目前认为CIITA抑制FasL基因表达的机理同样是由于其与NFAT竞争性结合通用共激活因子CBP/p300的结果I1].1.3CⅡTA参与DC成熟和功能调节最近《自然》杂志上报道了在成熟小鼠树突状细胞(DC)上有semaphorin受体plexin—A1的大量表达,plexin—A1可以增强抗原递呈细胞(APC)激活T细胞的能力,同时还发现了CIITA对于plexin—A1的表达起着非常重要的作用.这项发现意义重大,不仅是因为它给CIITA的生物学多样性带来新的认识,更重要的是为免疫系统和神经系统之间共享调控机制的理论提供了新的证据.目前对于CIITA诱导plexin—A1表达的机制还不清楚,但CIITA可能采取了与其调控MHC—II类基因完全不同的方式来影响Plxnal基因,因为编码plexin—A1的基因Plxnal的启动子上并不包含CIITA特征性的w—X—X2.Y调控单元.有人认为CIITA可能采取间接的方式来激活Plxnal基因,这样似乎更能解释为何在DC的成熟过程中Plxnal基因的表达与ClITA基因的表达并不成正相关,事实上在此过程中CIITA基因的表达已经关闭.?318?2007年9月第30卷第5期InternationalJournalof1.4CⅡTA与病毒感染和复制早期的研究发现很多细胞中稳定表达的CⅡTA可以显着提高HIV—I病毒的复制能力¨.其机理可 能是C1ITA激活HIV—I病毒长末端重复序列(LTR)上的启动子从而促进病毒复制所致,并且这种激活作用不依赖于病毒的相关辅助蛋白【1.这看起来很合逻辑,因为对于巨噬细胞或已激活的人T细胞来说都有C1ITA的表达,而这两种细胞正是HIV感染的主要靶细胞.不过也存在一些完全相反的发现,有文献报道了在C1ITA的细胞株中HIV的感染能力和LTR的活性都出现下调¨.对于这些自相矛盾的发现,目前仍然不清楚原因,有待于进一步的研究.另外,最近在对人B细胞和T细胞研究中发现了C1ITA具有很强的抑制人T细胞白血病病毒(HTLV-2)复制的功能,但是不能提高病毒的入侵能力¨.进一步研究推测C1ITA与核因子Y(NF—Y)结合后可能改变NF.Y的空伺结构,使其与HTLV-2病毒转录激活因子Tax-2的亲和力增加,从而达到阻断病毒复制的目的¨.1.5CⅡTA的其他生物学作用可以抑制胶原蛋白仅2(I)基因的表达,抑制金属蛋白酶9(MMP-9)基因¨和组织蛋白酶E基因表达¨引,也可以抑制胸苷激酶基因和细胞周期蛋白D1基因的表达ⅢJ,抑制的机理可能均是通过CⅡTAN端的36个氨基酸竞争性结合CBP所致,因为加入CBP可以逆转这种抑制作用.有意思的是CⅡTA对于组织蛋白酶E基因表达的抑制作用存在异构体(isoform)特异性,即只有Ⅲ型C1ITA才具有抑制功能,I型C1ITA不具有抑制功能,这可能是由于不同类型C1ITA表达量的差异造成的¨.在对IFN一诱导甲状腺细胞的研究中发现ClITA还可以影响一些甲状腺特异性基因的表达.在这些基 因中,ClITA对于甲状腺球蛋白(TG)基因和甲状腺过氧化物酶(TPO)基因的表达具有很强的抑制作用,但是对于碘化钠共输送体(NIS)和TSH受体(TSHR)基因的影响要小的多.作者认为C1ITA的这种功能可能在自身免疫性甲状腺机能减退和机能亢进症的发生或发展中起到很重要的作用.以上主要介绍了有关C1ITA生物学作用的新发现,基于这些新发现,我们应该可以认为C1ITA是调控多基因的一种转录调控因子.那么究竟有多少基因受C1ITA调控呢?最近有一项采用芯片技术对C1ITA的B细胞株Raji和CⅡTA.的B细胞株RJ2.2.5所表达的基因进行了对比实验,发现有超过40个基因被确定为是受CⅡTA调控的.这些基因具有不同的功能,表明CⅡTA在包括抗原的递呈,细胞内信号转导及细胞增殖的诸多方面发挥作用.但是令人不解的是在这些基因当中没有发现一个具有CⅡTA特征性的w—X—X2一Y调控单元,也没有发现一个基因招募CⅡTA到其调控区域.由于这两个细胞株中这些基因的表达差异较MHCⅡ类基因的表达差异要小一些,故有理由认为CⅡTA是采用完全不同于其调控MHCⅡ类基因的方式来影响这些基因的.事实上,这些新的发现有不少都是在体外实验中获得的,那么体内的真实情况又如何呢?Otten等对CⅡTA转基因小鼠和CⅡTA基因敲除小鼠细胞中上述基因的表达情况进行了对比,结果是CⅡTA转基因小鼠中可能是CⅡTA新靶基因的表达并未显示出明显改变,而肝脏,肺和肾脏等不同组织中 MHC—II类基因及其相关基因的表达都明显上调.与此相反,还发现这些可能的CⅡTA新靶基因的表达独立于CⅡTA表达,因为在来源于CⅡTA基因敲除小鼠的B细胞株和经IFN一诱导的成纤维细胞中没有观察到这些基因表达的改变.为了重新验证自己的实验结果,Otten等人又专门设计了精确对比实验.实验结果与以前大致相同,仍无充分证据证明CⅡTA对这些假定靶基因存在影响.不过在CⅡTA转基因小鼠的已激活Th细胞中的确发现了编码IL一4和IFN一的基因受到影响,进一步研究却发现这种影响并非来在于CⅡTA的直接调控,而可能来自于Thl和Th2细胞极化平衡的改变.综上所述:①目前的确有大量的实验证实C1ITA对除MHCⅡ类及其相关基因外的基因表达存在影响.②cⅡTA的这种调控多基因的功能在体内实验中没有得到有效的映证.2CⅡTA生物学作用多样性的意义尽管存在争议,CⅡTA生物学作用多样性的研究仍然具有积极意义,主要可以归纳为以下3个方面:①拓宽了对CⅡTA功能的认识,对于研究者客观和全面地认识CⅡTA具有重要意义.②众所周知ClITA是对MHClI类分子介导抗原递呈过程进行干预的理想靶点,目前在移植免疫,肿瘤免疫和自身免疫方面已经进行了大量的研究.这些新发现提供了更多的信息,因而在把CⅡTA作为干预的靶点时,首先应慎重判断CⅡTA对其他基因表达的调控是否会影响到疗效或造成严重副作用.③一些基因的表达受CⅡTA的影响较大,比如HTLV-2基因和 2007年9月第30卷第5期1nternationalJournaloflmmunolo~,Sep2007,Vo1.30,No.5MMP-9基因等,这就为我们干预某些疾病的发生和发展提供了新的可能手段.参考文献1ReithW,MachB.Thebarelymphocytesyndromeandtheregulation0fMHCexpression.AnnuRevImmuno1.2001.19:331—373.2OttenLA,SteimleV,BontronS,eta1.QuantitativecontrolofMHCclass1IexpressionbythetransactJvatorCUTA.EurJ1mmuno11998:28(2):473-478.3GourleyT,RoysS,LukacsNw,eta1.Anovelroleforthemajorhisto—compatihilitycomplexclass1ItransactivatorCUTAintherepressionofII-4production.Immunity1999,10(3):377-386.4SiskTJ,GourleyT,RoysS,eta1.MHCclass1ItransactivatorinhibitsIL-4genetranscriptionbycompetingwithNF—ATtobindthecoactiva—torCREBbindingprotein(CBP)/p300.Jlmmunol,2000,165(5):25l1_25l7.5OttenLA,Tacchini—CottierF,LohoffM,eta1.DeregulatedMHCclassIItransactivatorexpressionleadstoastrongTh2biasinCD4+Tlymphocytes.Jlmmunol2003;170(3):1150—1157.6ParkWS,BaeY,ChungDH,eta1.TcellexpressionofCUTAre—pressesTh1imnmnity.Intlmmunol,2004,16(10):1355—13647KimI1w,ParkHJ,ChoiEY,eta1.OverexpressionofCUTAinTcellsaggravatesTh2一mediatedcolitisinmice.JKoreanMedSci,2006,21(5):877-882.8PatelDR,KaplanMH,ChangCH,eta1.AlteredTh1celldifferentia-tionprogrammingbyCUTAdeficiency.JImmunol,2004,173(9):550l-55089PatelDR,LiW,ParkJS,eta1.ConstitutiveexpressionofCUTAdi— rectsCIMTcellstoproduceTh2cytokinesinthethymus.Cellimmu—nol,2005,233(1):30-40.10GourleyTS,PatelDR,NickersonK,eta1.AberrantexpressionofFasligandinmicedeficientfortheMHCclassIItransactivator.JIm—munol,2002,168(9):44l4l9.11GourleyTS,ChangCH.Cuttingedge:theclassIItransactivatorpre—ventsactivation??inducedcelldeathbyinhibitingFasligandgeneex?-pression.JImmuno1,2001,166(5):2917-2921.12WongAW,BrickeyWJ,TaxmanDJ,eta1.CUTA—regulatedplex—in—A1affectsT—cell—dendriticcel1interactions.NatImmuno1.2003.4?319?(9):89l-898.13SaifuddinM,RoebuckKA,ChangCH,eta1.Cuttingedge:activa-tionofHIV—ltranscriptionbytheMHCclassIItransactivator.JIm—muno1,2000,164(8):394l-3945.14OkamotoH,AsamitsuK,NishimuraH,etalReciprocalmodulationoftranscriptionalactivitiesbetweenHIV—lTtandMHCclassIItransactivatorCIITA.BiochemBiophysResCommun,2000,279(2):494-499.15CasoljC,DeLermaBarbaroA,PilottiE,eta1TheMHCclassIItranscriptionalactivator(CUTA)inhibitsHTLV-2viralreplicationbyblockingthefunctionoftheviraltransactivatorTax一2.Blood,2004,103(3):995一l001.16TosiG,PilottiE,MortaraL,eta1.InhibitionofhumanTcellleuke_miavirustype2replicationbythesuppressiveactionofclassIItrans-activatorandnuclearfactorY.ProcNat1AcadSciUSA,2006.103(34):12861一l2866.17ZhuXS,TingJP.A36一amino—acidregionofCUTAisaneffective inhibitorofCBP:iloye1mechanismofgammajnterferun—mediatedsuppressionofcollagenalpha(2)(I)andotherpromoters.MolCellBio1,2001,2l(20):7078-7088.18NozellS,MaZ,WilsonC,eta1.ClassI1majorhist0c0patihililycomplextransactivator(CUTA)inhibitsmatrixmetalloproteinase-9geneexpression.JBiolChem,2004,279(37):38577-8919YeeCS,YaoY,LiP,eta1.CathepsinE:anoveltargetforregula-tionbyclassIItransactivator.JImmunol,2004,172(9):5528—5534.20Mori—AokiA,PietrarelliM,NakazatoM,eta1.ClassIItransactivatorsuppressestranscriptionofthyroid—specificgenes.BiochemBiophysResCommun,2000,278(1):58-62.21NagarajanUM,BusheyA,BossJM.ModulationofgeneexpressionbytheMHCclassIItransactivator.JImmunol,2002,169(9):5078—5088.22OttenLA,Leibundgut—LandmannS,HuarteJ,eta1.RevisitingthespecificityoftheMHCclassIItransactivatorCUTAinvivo.EurJImmunol,2006,36(6):1548—1558.(收稿日期:2006-09-20)树突状细胞和造血干细胞移植的研究进展汪健王保龙摘要树突状细胞(Dc)是功能最强的抗原递呈细胞(APC),在移植免疫中,Dc启动免疫排斥还是维持免疫耐受取决它们的起源以及成熟状态,成熟Dc启动免疫排斥及移植物抗宿主病(GVHD)反应,未成熟(iDC)及淋巴样Dc诱导免疫耐受.造血干细胞移植(HSCT)中,可以通过调控不同来源,不同分化状态的DC来预防和治疗移植物抗宿主病(GVHD),促进造血干细胞的植入.基金项目:安徽省高等学校省级科研重点项目(KJ20070A31) 作者单位:230001合肥,安徽医科大学附属省立医院输血科通讯作者:王保龙,E—mail:wbl1965@sohu.tom