蛋白质精氨酸甲基转移酶PRMT7对B细胞分化发育的调控研究

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作为体液免疫系统中的主要组成部分,B细胞可以产生与外源抗原特异性结合的抗体来抵抗外源微生物对哺乳动物的侵入,而B细胞发育的异常将导致免疫系统缺陷疾病、白血病或淋巴瘤等。在B细胞发育过程中,对V(D)J链重排、体细胞突变和抗体重链类别转换等众多改变染色体结构生理活动的正确调控是维持这个过程正常进行的重要条件。因而能够影响染色体结构的表观调控因子在B细胞发育过程中的功能也更需要深入研究。在哺乳动物中,组蛋白精氨酸甲基化修饰作为个体内一种常见的表观调控方式,已经被发现与众多个体器官发育,包括胚胎干细胞维持与分化、生殖系统发育、肺发育等相关,但在免疫系统中的功能并不清楚。当前在哺乳动物中已发现的具有甲基转移酶活性的蛋白质精氨酸甲基转移酶蛋白(PRMT)共有9个,其中PRMT7是唯一既能进行对称性双甲基化修饰又能单独进行单甲基化的蛋白。我们实验室之前的研究已发现,PRMT7敲除小鼠出生后发育明显迟滞,并在一周左右死亡,表明PRMT7对小鼠的正常发育是必需的。  为了进一步研究PRMT7对免疫系统B细胞发育的影响,本课题主要进行了四个方面工作:(一)对PRMT7全身敲除小鼠免疫系统进行检测,发现在中枢免疫器官骨髓中,PRMT7的缺失将显著影响造血干细胞、前体细胞分化并进而影响B细胞和粒细胞的组成比例;在外周免疫器官包括外周血和脾脏中,B细胞的成熟过程也受到了明显的影响,为进一步研究PRMT7在B细胞发育过程中内生性影响,我们构建了在B细胞中特异性敲除PRMT7的条件性敲除小鼠;(二)对条件性敲除小鼠进行分析后发现,虽然PRMT7的缺失没有影响骨髓和外周血中B细胞分化和组成,但我们发现在突变体小鼠中,脾脏有明显的肿大,而且随着年龄的增长,肿大的表型越来越明显。对8-12周龄成年小鼠进行分析发现,在突变体小鼠中,边缘区B细胞的成熟具有明显的障碍。而在利用绵羊红细胞(SRBC)对小鼠进行免疫刺激后发现,突变体小鼠生发中心(GC)B细胞的比例显著高于同窝对照小鼠。同时利用酶联免疫吸附试验(ELISA)对小鼠血清内各个抗体类别浓度进行检测后发现,突变体小鼠免疫球蛋白G1(IgG1)和免疫球蛋白A(IgA)的浓度显著低于正常小鼠,表明PRMT7在GC B细胞的增殖与分化过程都发挥重要作用;(三)利用RNA深度测序(RNA-seq)我们发现PRMT7缺失使得脾脏中B细胞众多分化相关基因发生改变,基因聚类分析发现PRMT7的缺失主要影响的为DNA损伤应激相关通路,这也与之前许多研究人员的发现一致;(四)对调控GC B细胞分化并参与其染色体结构调控的主效基因Bcl6的表达进行分析发现,PRMT7的缺失将显著提高Bcl6的表达,进而抑制其下游基因Irf4、Prdm1的表达。对各B细胞来源淋巴瘤细胞系内PRMT7表达量分析发现,PRMT7在GC B细胞样来源淋巴瘤细胞系内表达水平显著低于其他细胞,在这类细胞中过表达PRMT7后发现,细胞周期受到明显影响,Bcl6的表达也受到显著的抑制。进一步通过ChIP-PCR的方法,我们发现PRMT7可以结合到Bcl6的启动子附近并改变染色体上组蛋白H4R3的甲基化水平进而调控Bcl6的转录。  综上所述,我们发现PRMT7的缺失将引起小鼠造血系统发育异常,并改变淋系分化方向趋势;同时在发现PRMT7可以通过改变细胞内Bcl6启动子区域H4R3甲基化水平,来调控Bcl6的表达水平,进而引起GC B细胞的扩增异常。因此,这些研究为我们对GC B细胞淋巴瘤等免疫系统疾病的发生与治疗提供了理论及应用基础。
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