NCoR1调控T细胞胸腺发育和外周免疫应答的分子机制

Gene expression profiles change dramatically during the processes of T cell development in thymus and T cell responses to infections in periphery. The changes of gene expression are controlled by distinct sets of transcription factors. Transcription factors can be divided into two categories, transcription activators and transcription repressors. In contrast to transcription activators, the regulatory roles of transcription repressors in T cell development and response remain largely unknown. Nuclear receptor co-repressor 1 (NCoR1), as a transcription repressor, plays an important role in metabolism, cellular development and cancers. Little is known about the molecular mechanisms how NCoR1 regulates T cell development in thymus and responses to antigens in periphery. Our unpublished results based on T-cell-specific NCoR1-knockout mice suggest that NCoR1 plays a critical role in late stage of T cell development in thymus and also in CD8+ T cell responses to microbial infection. This proposal is to further investigate: 1) the molecular mechanisms underlying how NCoR1 controls late stage of T cell development in thymus, 2) how NCoR1 affects the primary and recall responses of CD8+ T cells in periphery; and 3) the molecular mechanisms underlying how NCoR1 regulates CD8+ T cell responses to microbial infections and tumors. These studies will lead to better understanding how central tolerance is established in thymus and how CD8+ T cell responses are regulated in transcription level, thus shedding light on the development of immunotherapies and vaccines.

T细胞在胸腺里的正常发育成熟以及外周免疫系统中的免疫反应和记忆应答都受不同的激活性和抑制性转录因子的精细调控。文献报道及我们课题组的初步研究结果表明，抑制性转录因子NCoR1在胸腺发育晚期的T细胞成熟过程和外周T细胞免疫应答过程都起很重要的作用。基于我们过去5年已有的研究积累，本项目将开展如下三个方面的研究：1）深入探索NCoR1在双阳性（DP）胸腺细胞到单阴性（SP）胸腺细胞发育过程中起调控作用的具体细胞发育阶段的作用及其分子机制；2）研究NCoR1基因缺失对CD8+ T细胞免疫应答的影响；3) 阐明NCoR1调控CD8+ T细胞免疫应答的分子机制。本课题的实施，将可能揭示调控胸腺细胞阴性选择过程的新机制，并有利于进一步完善对于胸腺中枢耐受和自身免疫病机理的理解；也将可能阐明调控CD8+ T细胞免疫应答和记忆形成过程的分子机制，从而可能为免疫治疗和疫苗开发提供新的理论基础。

T细胞在胸腺组织中发育为成熟的T细胞才能迁移至外周组织，其中最重要的是阳性选择和阴性选择过程。T细胞发育过程中，机体为了防止T细胞识别机体自身蛋白（抗原）避免发生自身免疫病将与自身抗原有较高亲和力的未成熟T细胞清除的过程即为阴性选择；而与自身抗原有适中亲和力的未成熟T细胞获得存活下来的过程称之为阳性选择。获得阴性选择的细胞最终发育为成熟的单阳性T细胞，并迁移至外周组织中在抗击病毒和细菌等感染性疾病方面发挥关键作用。然而保证未成熟的T细胞正常进行阳性选择、从而幸免于阴性选择的转录机制仍然不清楚，因此对T细胞发育的机制研究有待深入探究。.NCoR1在肿瘤发生、脂肪代谢及肌肉活动中都具有很重要的调节作用。关于NCoR1对T细胞的调控作用的研究报道不多，仅2000年Jepsen等人的研究结果表明，NCoR1在T细胞的早期CD4-CD8-双阴性（DN）T细胞发育中起重要作用。冷启彬课题组建立了T细胞特异性缺失NCoR1的小鼠品系，发现NCoR1缺失并不导致胸腺细胞停止在DN T细胞阶段而是阻碍了CD4+CD8+双阳性(DP)阶段到CD4+或者CD8+单阳性（SP）阶段的晚期分化过程，进而导致外周成熟T细胞也相应的减少。深入研究发现，单阳性T细胞的减少是因为正在进行阳性选择的未成熟T细胞被阴性选择而发生了凋亡导致。进一步的分子生物学和生物信息学分析研究发现，NCoR1缺失导致促凋亡蛋白Bim表达水平显著提高。在野生型小鼠胸腺未成熟的T细胞中，NCoR1蛋白可以结合到Bim启动子区域通过表观遗传机制抑制Bim基因的表达，而且高强度的T细胞激活信号促进NCoR1蛋白与Bim启动子解离、促进Bim蛋白的表达进而细胞凋亡。比较研究NCoR1和Bim双基因敲除及其单基因敲除小鼠还发现，Bim的缺失的确可以拯救因NCoR1缺失而导致的T细胞发育缺陷。该研究阐述了在T细胞发育过程中上游T细胞信号的强弱水平最终通过调控Bim基因转录水平决定未成熟T细胞的命运，而NCoR1通过对Bim基因的转录抑制作用在平衡未成熟T细胞的阳性选择和阴性选择的阈值中起关键作用。该研究结果已发表于国际学术期刊Nature Communications。

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