Uhrf1 通过 Akt-mTOR 途径调控 iNKT 细胞的生存和分化

Uhrf1（或者被称为 Np95）是一个 DNA 甲基化和组蛋白泛素化的调控因子，在胚胎发育（embryogenesis）以及肿瘤发生（tumorigenesis）过程中有着重要作用。近日，上海中科院生化细胞所刘小龙课题组联合上海科技大学以及中国科学与技术大学在国际权威期刊 Cell 子刊 Cell Reports 上发表题为 Uhrf1 Controls iNKT Cell Survival and Differentiation through the Akt-mTOR Axis 的研究型论文。研究发现，Uhrf1 在自然杀伤 T 细胞（invariant natural killer T [iNKT] cell）的发育过程中有着重要作用。Uhrf1 在 iNKT 细胞的 Stage1 种表达量显着提高。对 Uhrf1 的突变触发了细胞凋亡从而导致 Stage1 阶段转化的出现异常，最终在 Uhrf1 缺失的突变小鼠中，iNKT 细胞受损。研究还发现，Uhrf1 的突变可以显着增加 Stage1 过程中 Akt-mTOR 信号通路的活性。过表达 Akt 可以使得 iNKT 细胞的表型得以回复。研究人员认为，该研究表明 Uhrf1 调控的 Akt-mTOR 信号途径在 iNKT 细胞发育过程中是必要的。

技术路线

研究结果

iNKT 细胞发育过程中需要 Uhrf1

为了研究 Uhrf1 在 T 细胞发育过程中的作用，研究人员首先构建了 CD4-cre-介导的 Uhrf1 条件性敲除的小鼠模型。研究人员使用了流式细胞（Flow cytometry）分析技术等实验手段对这两类细胞的分析表明，iNKT 细胞在 Uhrf1-/-的小鼠胸腺，脾脏以及肝脏中显着减少（图 1A-C）。

图 1： iNKT 细胞发育过程中需要 Uhrf1.

Uhrf1 调控 iNKT 细胞的生存和分化

Uhrf1 的缺失显着降低了 iNKT 细胞的数量。细胞数量的下降通常是由于细胞增殖降低，生存受到影响或者分化畸形导致的。为了验证这些可能性，研究人员首先对细胞增殖进行了研究。在 Stage1 与 Stage2 中，Uhrf1-/-的小鼠细胞密度与野生型没有显着区别（图 2A,B）。因此，研究人员认为 iNKT 细胞数量的下降并非由于细胞增殖导致的。随后对细胞生存以及分化的研究发现，Uhrf1-/-的小鼠 iNKT 细胞更易发生细胞凋亡并且细胞的分化受到显着影响（图 2C-G）。

    

图 2：Uhrf1 调控 iNKT 细胞的生存和分化。

Uhrf1-/-的小鼠中 Stage1 细胞代谢发生变化

为了对 Uhrf1 对 iNKT 细胞的调控有更深入的了解，研究人员分别对 Uhrf1 的表达模型以及 Stage1 的 Uhrf1-/-细胞的转录组进行了测序分析。其中，转录组测序服务由上海伯豪生物技术有限公司提供。KEGG 分析表明，细胞代谢有关的通路，如：核糖体，氧化磷酸化，嘧啶代谢和嘌呤代谢等在突变体中出现显着变化。

图 3：Uhrf1-/-的小鼠中 Stage1 细胞代谢发生变化。

Uhrf1 的缺失导致 Akt-mTOR 活性的丧失

Akt-mTOR 信号途径可以感应不同的环境信号包括营养和生长因子甚至压力来调控细胞代谢和细胞大小。CD71 与 CD98 是 Akt-mTOR 的下游调控因子。考虑到 CD71 与 CD98 在 Stage1 Uhrf1-/-细胞中表达量下降，研究人员便通过检测 Akt,S6 和 4EBP1 的磷酸化状态来检测 Akt-mTOR 的活性。不出所料，Akt,S6 和 4EBP1 的磷酸化状态在 Stage1 中特异的降低了（图 4A-C），证实了 Akt-mTOR 活性在 Uhrf1 的缺失的 Stage1 细胞中丧失。

图 4：过表达 Akt 可以回复 Uhrf1 缺失的 iNKT 细胞的表型。

过表达 Akt 可以回复 Uhrf1 缺失的 iNKT 细胞的表型

最后，研究人员对 Akt 进行过表达实验，并且对 Uhrf1 缺失的 iNKT 细胞进行表型观察。研究发现，iNKT 细胞在 Uhrf1 缺失后产生的表型可以在 Akt 过表达条件下得以回复（图 4D-G）。

讨论

研究人员的本项工作揭露了表观调控因子 Uhrf1 在 Stage1 的 iNKT 细胞中调控两个重要关键点：细胞生存和分化。考虑到 iNKT 细胞在免疫应答过程中的重要性，研究人员认为 Uhrf1 缺失的 iNKT 细胞在免疫疾病上的作用还是有待进一步的研究。

原文出处：Cui Y, Chen X, Zhang J, Sun X, Liu H, Bai L, Xu C, Liu X. Uhrf1 Controls iNKT Cell Survival and Differentiation through the Akt-mTOR Axis. Cell Reports.2016.