腸内共生菌によるエピゲノム修飾を介した粘膜免疫制御メカニズムの解明

阐明肠道共生菌表观基因组修饰介导的粘膜免疫控制机制

基本信息

批准号：
13J02667
负责人：
尾畑佑樹
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至 2014
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J02667/
关键词：
腸内細菌制御性T細胞炎症性腸疾患 DNAメチル化

项目摘要

ヒトの消化管の粘膜表面には、およそ100兆個にもおよぶ腸内細菌が生息している。消化管に慢性炎症を引き起こす炎症性腸疾患は、腸内細菌に対して宿主免疫系が過剰に応答することで発症すると考えられている。大腸における制御性T細胞(Treg)は、腸内細菌に対する免疫応答の抑制に重要な役割を果たしている。しかしながら、機能的なTregが大腸において維持される仕組みは不明であった。著者らは、大腸Tregにおいて腸内細菌の定着依存的に発現増加する遺伝子としてUhrf1を同定した。Uhrf1はDNAメチル化の維持に必須な役割を果たしており、DNAメチル化は遺伝子発現の抑制に寄与している。そこで、Uhrf1を欠損したTregと正常なTregにおいて、DNAメチローム解析(MeDP-seq : Methylated DNA-precipitation-sequencing)およびトランスクリプトーム解析を行い、Uhrf1の標的分子の探索を試みた。これらデータの統合解析を行った結果、Uhrf1は細胞周期制御因子であるCdkn1aの遠位プロモーター領域のDNAメチル化を促すことで、その発現を負に抑制していることが示唆された。T細胞特異的にUhrf1を欠損したマウス(CD4^<Cre>Uhrf1^<F/F>)よりT細胞を取得し、Tregを分化誘導すると、G1-S移行期において細胞周期が停止することで、細胞増殖に異常をきたすことが判明した。一方で、siRNAを用いてCdkn1aをノックダウンしたUhrf1欠損TregではG1期における細胞周期の停止が軽減され、S期の細胞の割合が増加した。さらに著者らは、Uhrf1とCdkn1aの二重欠損マウス(CD4^<Cre>Uhrf1^<F/F>Cdkn1a^<-/->)を作成し、大腸Tregの割合を比較した。CD4^<Cre>Uhrf1^<F/F>では、抹消誘導型のTregの割合が激減する。一方で、CD4^<Cre>Uhrf1^<F/F>Cdkn1a^<-/->では、この割合が完全ではないものの有意に改善された。これらin vitroおよびin vivoの結果より、Uhrf1はDNAメチル化を介してCdkn1aの発現をエピジェネティックに抑制することで、Tregの細胞増殖を維持していることが明らかとなった。

大约100万亿个肠道细菌生活在人消化道的粘膜表面上。炎症性肠病会导致胃肠道慢性炎症，被认为由于宿主免疫系统对肠道细菌的过度反应而发展。大肠（Tregs）中的调节性T细胞在抑制针对肠道细菌的免疫反应中起着重要作用。但是，目前尚不清楚如何在大肠中保持功能性Treg。作者将UHRF1鉴定为一个基因，在大肠里中肠道细菌的定植依赖性表达增加。 UHRF1在维持DNA甲基化中起着至关重要的作用，而DNA甲基化有助于抑制基因表达。因此，在缺乏UHRF1和正常Tregs的Tregs中进行了DNA甲基甲基分析（MEDP-SEQ：甲基化的DNA-PECITICTITY-SECERITING），并尝试了UHRF1靶分子的探索。对这些数据的全面分析表明，UHRF1通过在细胞周期调节剂CDKN1A的远端启动子区域促进DNA甲基化来负抑制其表达。当从特异性缺陷UHRF1（CD4^<cre> uhrf1^<f/f>）中获得T细胞，并诱导Tregs分化时，在G1-S-S转变阶段停止了细胞周期，从而导致异常细胞增殖。另一方面，使用siRNA击倒CDKN1A的UHRF1缺陷tregs减轻了G1期间的细胞周期停滞，并增加了S期细胞的比例。此外，作者创建了UHRF1和CDKN1A（CD4^<CRE> uhrf1^<f/f> cdkn1a^<-/ - >）的双缺陷小鼠，并比较了结肠的比例。 CD4^<cre> uhrf1^<f/f>，手术treg的百分比急剧下降。另一方面，CD4^<cre> uhrf1^<f/f> cdkn1a^< - / - >显着改善，尽管该百分比并不完美。这些在体外和体内结果表明，UHRF1通过DNA甲基化表观遗传抑制CDKN1A的表达，从而维持Treg细胞增殖。