USP21通過調(diào)控去泛素化來穩(wěn)定FOXP3以及維持Treg特有基因的表達(dá)

研究背景

FOXP3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）具有免疫抑制作用，在維持自身免疫過程中具有重要作用。因此，對Treg細(xì)胞在體內(nèi)的分子機(jī)制研究也具有重要意義。關(guān)于FOXP3+ Treg細(xì)胞穩(wěn)定性的爭論從最近的一些工作報道中也是愈演愈烈。在這些研究中，穩(wěn)定Treg細(xì)胞在炎癥反應(yīng)以及成淋巴反應(yīng)中具有T-effector-cell-like表型，并且發(fā)現(xiàn)FOXP3表達(dá)不穩(wěn)定。穩(wěn)定的Treg細(xì)胞則產(chǎn)生大量的和自發(fā)性免疫高度相關(guān)的炎癥細(xì)胞因子。對于FOXP3蛋白的直接跟蹤以及其體內(nèi)穩(wěn)定性的檢測對于人們對不穩(wěn)定的Treg細(xì)胞的了解以及其在健康與疾病的生理方面的作用具有重要作用。

Usp21傳統(tǒng)基因敲除的小鼠表現(xiàn)出脾腫大以及自發(fā)的T細(xì)胞激活。表明USP21可能具有潛在的維持免疫忍受度的作用。之前研究確認(rèn)到了E3去泛素化酶USP21是如何在哮喘病人CD4+ CD25hi CD127lo Treg細(xì)胞中被高度誘導(dǎo)表達(dá)，但是USP21在體內(nèi)的具體功能卻依然不為人知。

為了論證USP21在體內(nèi)的功能，研究人員通過構(gòu)建條件性敲除的Usp21小鼠，以此來研究USP21在控制Treg細(xì)胞穩(wěn)定性中的作用。研究人員發(fā)現(xiàn)，缺乏USP21的Treg細(xì)胞遇到了顯著的免疫系統(tǒng)紊亂。此外，Usp21的敲除顯著的降低了Th1-like Treg細(xì)胞的下降。USP21通過調(diào)控去泛素化來穩(wěn)定FOXP3以及維持Treg特有基因的表達(dá)。
 

Usp21在Treg細(xì)胞中的敲除影響免疫忍受度

      研究人員為了確認(rèn)USP21蛋白的功能，首先構(gòu)建了Treg細(xì)胞中Usp21的基因敲除，與FoxP3cre小鼠進(jìn)行了雜交。并且對敲除的小鼠進(jìn)行了表型觀察。

USP21-∆Treg細(xì)胞具有Th1-like表型

      研究人員對進(jìn)一步的組織學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)Usp21fl／Foxpcre小鼠中淋巴細(xì)胞更多的滲透到外圍組織中，包括肝，肺以及唾液腺（圖2）。并且研究人員對炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)檢測發(fā)現(xiàn)，Usp21fl／Foxpcre小鼠肝，肺和唾液腺的CD4+ YFP-效應(yīng)T細(xì)胞中的IFN-γ得到了顯著增加，導(dǎo)致了Th1-like表型產(chǎn)生。

USP21在Treg細(xì)胞中通過對FOXP3去泛素化抑制FOXP3的降解

      研究人員為了研究USP21-∆Treg細(xì)胞穩(wěn)定性，首先利用流式分選技術(shù)對FOXP3的表達(dá)進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)，USP21-∆Treg細(xì)胞中FOXP3蛋白表達(dá)呈現(xiàn)明顯下調(diào)（圖3）。表明USP21對FOXP3有明顯的調(diào)控作用。轉(zhuǎn)錄組測序研究發(fā)現(xiàn)，USP21-∆Treg細(xì)胞中對Treg特有基因的表達(dá)具有顯著的影響（圖4）（轉(zhuǎn)錄組測序由上海伯豪生物技術(shù)有限公司提供服務(wù)）。對USP21與FOXP3的分子機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，USP21與FOXP3存在蛋白互作關(guān)系（圖5）。這兩個蛋白之間的互作為USP21對FOXP3去泛素化提供了時空上的可能性（圖5）。
 

原文出處：Li Y, Lu Y, Wang S, Han Z, Zhu F, Ni Y, Liang R, Zhang Y, Leng Q, Wei G, Shi G, Zhu R, Li D, Wang H, Zheng SG, Xu H, Tsun A, Li B. USP21 prevents the generation of T-helper-1-like Treg cells. Nat Commun.2016.