研究背景

Uhrf1（或者被稱為Np95）是一個DNA甲基化和組蛋白泛素化的調控因子，在胚胎發育（embryogenesis）以及腫瘤發生（tumorigenesis）過程中有著重要作用。近日，上海中科院生化細胞所劉小龍課題組聯合上海科技大學以及中國科學與技術大學在國際權威期刊Cell子刊Cell Reports上發表題為Uhrf1 Controls iNKT Cell Survival and Differentiation through the Akt-mTOR Axis的研究型論文。研究發現，Uhrf1在自然殺傷T細胞（invariant natural killer T ［iNKT］ cell）的發育過程中有著重要作用。Uhrf1在iNKT細胞的Stage1種表達量顯著提高。對Uhrf1的突變觸發了細胞凋亡從而導致Stage1階段轉化的出現異常，最終在Uhrf1缺失的突變小鼠中，iNKT細胞受損。研究還發現，Uhrf1的突變可以顯著增加Stage1過程中Akt-mTOR信號通路的活性。過表達Akt可以使得iNKT細胞的表型得以回復。研究人員認為，該研究表明Uhrf1調控的Akt-mTOR信號途徑在iNKT細胞發育過程中是必要的。

技術路線

研究結果

iNKT細胞發育過程中需要Uhrf1

為了研究Uhrf1在T細胞發育過程中的作用，研究人員首先構建了CD4-cre-介導的Uhrf1條件性敲除的小鼠模型。研究人員使用了流式細胞（Flow cytometry）分析技術等實驗手段對這兩類細胞的分析表明，iNKT細胞在Uhrf1-/-的小鼠胸腺，脾臟以及肝臟中顯著減少（圖1A-C）。

圖1: iNKT細胞發育過程中需要Uhrf1。

Uhrf1調控iNKT細胞的生存和分化
Uhrf1的缺失顯著降低了iNKT細胞的數量。細胞數量的下降通常是由于細胞增殖降低，生存受到影響或者分化畸形導致的。為了驗證這些可能性，研究人員首先對細胞增殖進行了研究。在Stage1與Stage2中，Uhrf1-/-的小鼠細胞密度與野生型沒有顯著區別（圖2A,B）。因此，研究人員認為iNKT細胞數量的下降并非由于細胞增殖導致的。隨后對細胞生存以及分化的研究發現，Uhrf1-/-的小鼠iNKT細胞更易發生細胞凋亡并且細胞的分化受到顯著影響（圖2C-G）。

圖2: Uhrf1調控iNKT細胞的生存和分化。

Uhrf1-/-的小鼠中Stage1細胞代謝發生變化
為了對Uhrf1對iNKT細胞的調控有更深入的了解，研究人員分別對Uhrf1的表達模型以及Stage1的Uhrf1-/-細胞的轉錄組進行了測序分析。其中，轉錄組測序服務由上海伯豪生物技術有限公司提供。KEGG分析表明，細胞代謝有關的通路，如：核糖體，氧化磷酸化，嘧啶代謝和嘌呤代謝等在突變體中出現顯著變化。

圖3: Uhrf1-/-的小鼠中Stage1細胞代謝發生變化。

Uhrf1的缺失導致Akt-mTOR活性的喪失
Akt-mTOR信號途徑可以感應不同的環境信號包括營養和生長因子甚至壓力來調控細胞代謝和細胞大小。CD71與CD98是Akt-mTOR的下游調控因子。考慮到CD71與CD98在Stage1 Uhrf1-/-細胞中表達量下降，研究人員便通過檢測Akt，S6和4EBP1的磷酸化狀態來檢測Akt-mTOR的活性。不出所料，Akt，S6和4EBP1的磷酸化狀態在Stage1中特異的降低了（圖4A-C），證實了Akt-mTOR活性在Uhrf1的缺失的Stage1細胞中喪失。

圖4: 過表達Akt可以回復Uhrf1缺失的iNKT細胞的表型。

過表達Akt可以回復Uhrf1缺失的iNKT細胞的表型
最后，研究人員對Akt進行過表達實驗，并且對Uhrf1缺失的iNKT細胞進行表型觀察。研究發現，iNKT細胞在Uhrf1缺失后產生的表型可以在Akt過表達條件下得以回復（圖4D-G）。

討論

研究人員的本項工作揭露了表觀調控因子Uhrf1在Stage1的iNKT細胞中調控兩個重要關鍵點：細胞生存和分化�？紤]到iNKT細胞在免疫應答過程中的重要性，研究人員認為Uhrf1缺失的iNKT細胞在免疫疾病上的作用還是有待進一步的研究。

原文出處：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.