月份蔓延全球的新M-冠状菌株所激起的重大传染病不仅将学者引向了开发疫苗接种和放射治疗性选择性的前沿,也在公众里面日后次科普了“疫苗接种”“选择性检测”“里面和性选择性”等专业名词及其背后蕴含的为基础免疫学知识。作为体液免疫的最重要底物振荡分子之一,选择性在人体比对和去除细菌、菌株等病原侵染现实生活里面起着最重要仰赖性。
选择性作为新陈代谢M-的肝细胞(Immunoglobulin, Ig),经B淋巴线粒体分解,是由两组以此类推的重链(IgH)和轻链(IgL)经二硫键连接构成的YM-底物游离。IgH和IgL分别兼具可调北区和恒定北区,其里面可调北区选择性比对和相结合蛋白质。可调北区的字符突变由V(D)J里面间体(V(D)J recombination)既有学反其所激发。以IgH核糖体为例,在人和血清突变组里面IgH核糖体跨越数百万碱基(megabase, Mb),由数百个V、十多个D、多个J突变器件以及为数众多催既有反应核苷酸组成。在前体B淋巴线粒体(progenitor B cell, 简称pro-B)生长发育现实生活里面,V(D)J里面间体既有学反其所通过RAG内切底物催既有松脱一个D突变和一个J 突变器件进而通过非分既有成继续组建末端连接(NHEJ)路径连接松脱器件从而转变成DJH里面间产可作,接着日后经过RAG 和NHEJ催既有松脱和连接一个VH突变到DJH里面间产可作上,再一转变成一段明晰的IgH可调北区字符突变VHDJH。V(D)J里面间体既有学反其所分解大量可调北区字符突变库是构成选择性自然的最重要分子为基础之一。
V(D)J里面间体既有学反其所里面生产量为数众多的V、D、J突变器件如何被RAG内切底物比对和切割从而参与分解极其多样的可调北区字符突变库是一个长期发挥作用且引人入胜的当前疑虑。尽管很多研究课题从(表观)形态学某种程度概述了影响V(D)J里面间体的多种各种因素,但是这一里面间体现实生活就其是如何愈演愈烈的并不确实。
一般来说人们即使如此据信的基于随机蔓延的里面间体现实生活,近年来戴维斯·道格拉斯自然科学研究课题院(HHMI)、乔治城大学自然科学院(HMS)和纽约市儿童医院(BCH)的Frederick W. Alt院士科学实验通过一系列社会活动得出论断V(D)J里面间体既有学反其所很有或许是通过RAG线粒体显像(RAG chromatin scanning)的离散既有建模拒绝执行的。该科学实验里面期开创性地见到RAG兼具离散既有“”(tracking)和切割突变组兼具特定方向的off-target核苷酸的活性,并且该活性范围与会聚M-(convergent)CTCF相结合器件(CTCF-binding element, CBE)转变成的突变组均缘骨架可定义(loop domain)十分相似。紧接着,该科学实验通过研究课题一类毗邻血清IgH核糖体D均侧VH突变下游紧邻的CBE的功能时促使提出异议了或许基于线粒体环状浸入(loop extrusion)选择性的RAG线粒体显像的离散既有建模,该建模都能极佳的解释均侧VH-to-DJH的里面间体现实生活以及该现实生活里面CBE的最重要仰赖性。该科学实验随后出版的另一短文通过一系列实验得出论断该建模也极佳解释了生理上的删除性D-to-JH里面间体疑虑,并促使得出论断线粒体环状浸入在该里面间体现实生活里面起到最重要仰赖性。然而,有关RAG线粒体显像的社会活动选择性以及更最重要的为数众多分隔于Mb以均的控制台V突变是如何里面间体的等疑虑即便如此不确实。
2020年7月27日,来自戴维斯·道格拉斯自然科学研究课题院(HHMI)、乔治城大学自然科学院(HMS)和纽约市儿童医院(BCH)的Frederick W. Alt院士以及国立身体健康研究课题院(NIH)的Rafael Casellas客座教授团队在Nature杂志以Accelerated Article Preview基本概念该软件出版了二本书“CTCF orchestrates long-range cohesin-driven V(D)J recombinational scanning”的研究课题文章(巴钊庆Dr为本文第一作者兼协力点对点作者,娄江戈Dr为协力一作)。该文章概述了粘黏底物cohesin内源性的线粒体环状浸入特别设计IgH核糖体离散迁移从而共享RAG显像的底可作,并且概述了CTCF在该选择性下催既有反应控制台VH里面间体里面的最重要仰赖性,由此为该领可定义长期发挥作用的一个当前疑虑共享了新的见解。
为了研究课题RAG线粒体显像的特别设计力疑虑,学者据信cohesin或许是一个最重要选择性。为了证明此观点,研究课题技术人员转用了血清永生既有的v-Abl pro-B线粒框架。该线粒框架经正向后能长期稳定生存于线粒体周期的G1期,能大量启动时RAG内源性的D-to-JH里面间体、少量启动时均侧而基本上根本无法启动时控制台的VH-to-DJH里面间体。在此之前在该线粒框架的研究课题猜测了其愈演愈烈的D-to-JH和均侧VH-to-DJH正是通过RAG显像内源性的,那么在该线粒框架里面都是cohesin会怎样呢?学者采用色氨酸正向底物脱水元(auxin-inducible degron, AID)手段在该线粒框架里框架了cohesin复合可作最重要选择性Rad21的AID脱水框架(Rad21-degron),通过附加auxin并能脱水Rad21。紧接着,学者通过ChIP-seq猜测了全突变组包含IgH核糖体cohesin的相结合基本上全部消失,而IgH 核糖体基因表达出来活性以及目前为止的线粒体互作及V(D)J里面间体需突变的基因表达出来或表达出来均不会显着发生变既有。学者进而通过巴钊庆Dr在此之前开发的3C-HTGTS见到相其所的IgH核糖体上基本上所有的线粒体均缘骨架可定义都消失了,这与在此之前在其它各种类M-线粒体里面的见到明确,即cohesin对于线粒体环状浸入转变成均缘骨架可定义是需的。极其有意思的是,学者促使通过分析方法Rad21脱水前后D-to-JH和均侧VH-to-DJH的发生变既有见到,Rad21脱水基本上去除了所有均侧VH-to-DJH里面间体,震荡增大了基本上所有的D-to-JH里面间体,除了毗邻RAG离地富集的V(D)J里面间体该里面心(recombination center, RC)内部的DQ52器件的里面间体。在此之前的研究课题得出论断,DQ52由于其保持稳定RC的位置值得注意,可以通过蔓延十分相似RAG而愈演愈烈里面间体,因此其里面间体并不完全仰赖cohesin内源性的环状浸入现实生活。
为了更好地探究cohesin有缺陷的振荡,研究课题在Rad21-degron系统里通过CRISPR/Cas9促使敲除了IGCR1器件,在此之前见到IGCR1有缺陷后RAG显像减弱至IgH均侧VH北区外从而致使均侧VH特别是VH81X突变的里面间体急剧升高,那么在此为基础上有缺陷了cohesin会怎样呢?学者见到Rad21脱水即使如此基本上去除了所有减弱了的均侧VH-to-DJH里面间体,同时也震荡增大了基本上所有的D-to-JH里面间体,日后一次,只有DQ52里面间体即便如此都能愈演愈烈。相较其所的,Rad21脱水同时去除了IgH核糖体所有的线粒体均缘骨架,包含由于IGCR1有缺陷而致使的更大减弱了的RC与均侧VH间的均缘电磁力。这些结果协力得出论断cohesin极有或许通过其内源性的线粒体环状浸入内源性了RAG显像所拒绝执行的D-to-JH和均侧VH-to-DJH里面间体现实生活。
除了均侧VH突变,数百个控制台VH突变是如何十分相似RAG而愈演愈烈近距离里面间体呢?即使如此以来人们据信控制台VH或许通过一种IgH固有的“核糖体紧缩”(physical locus contraction)现实生活顺利完成里面间体。在该建模里面,控制台VH核糖体以某种未知选择性十分相似并环状绕RAG富集的里面间体该里面心从而使得每个VH突变以随机蔓延的方式十分相似RAG而里面间体。由于忽视确实的选择性中空,该建模即使如此保持稳定新理论阶段性。本文学者据信一般来说该随机蔓延建模,与D和均侧VH突变里面间体类似于,控制台VH突变或许也是通过离散RAG线粒体显像现实生活以求十分相似RAG而完成里面间体。那么如何证明这一点呢?学者实施了一个精心的手段。
学者首先顺利完成了精心猜想:在VH北区外,除了数百个VH突变均还发挥作用着生产量为数众多的CTCF相结合器件CBEs;均侧VH周边CBE在RAG显像现实生活里面除了都能减弱与其周边的VH对于RAG的accessibility从而减弱其里面间体控制能力,还额均阻碍了RAG促使显像其上游的其它均侧VH进而减弱了其里面间体潜力;虽然为数众多控制台VH突变间的CBE的就其功能尚未可知,但这些CBE是否与均侧CBE类似于都能逐步阻碍RAG上游显像现实生活,从而影响整个控制台VH的里面间体经验?促使相结合他们的见到,其得出论断与血清较长时间前体B线粒体相比,其相异出来的v-Abl线粒框架根本无法顺利完成少量的均侧VH里面间体,而根本无法顺利完成控制台VH里面间体;相其所的,该线粒框架里面IgH里面间体该里面心丢失了与控制台VH核糖体的均缘骨架互作,而只发挥作用少量与均侧VH核糖体的互作。其状况即使如此未知,如果这是由于为数众多CBE对环状浸入内源性的RAG离散显像的阻碍振荡所致使的,那么抑制或去除所有这些CBE,有不会就能继续启动时控制台VH的里面间体?
为了可验证这一点,学者在v-Abl线粒框架框架了CTCF-degron脱水框架。附加auxin在全面性低水平上并能脱水CTCF后,ChIP-seq猜测CTCF 脱水去除或更大缩水了CTCF本身以及cohesin在突变组包含IgH上大部分CBE核糖体的相结合;有意思的是,仍有一些CBE核糖体被未能完全脱水而“残留的”CTCF底物相结合,常常是那些保持稳定控制台VH北区外兼具离地基因表达出来活性的核糖体。被正向脱水后CTCF该软件粒体低水平上的非均一的相结合发生变既有或许反映了各有不同CBE核糖体自身的CTCF相结合活性、大面积线粒体环状境或其它未知各种因素。促使的GRO-seq猜测CTCF脱水未能显着影响IgH里面间体该里面心和VH常常控制台VH基因表达出来,也未影响任何目前为止或许参与线粒体电磁力和V(D)J里面间体的选择性的基因表达出来,得出论断CTCF脱水后的线粒体即便如此兼具VH常常控制台VH里面间体的经验。紧接着,学者通过3C-HTGTS见到,极其有意思的是,CTCF脱水极端完全恢复了v-Abl线粒框架所丢失的RAG所在里面间体该里面心和基本上整个控制台VH北区外的线粒体均缘骨架互作,并且与血清较长时间前体线粒体内的互作离地类似于,得出论断CTCF脱水后IgH核糖体的线粒体环状浸入恢复仰赖性到控制台VH北区外。那么相其所的,控制台VH是否也完全恢复了里面间体控制能力呢?
答案是信服的!学者促使检测了V(D)J里面间体发生变既有,见到CTCF脱水极其显失去平衡、甚至有时更大地启动时了绝大部分VH,包含控制台VH的里面间体控制能力,并且与血清较长时间前体B线粒体相比,虽然并不100%明确,CTCF脱水后的v-Abl线粒框架即便如此表现出全面性上极其类似于的VH里面间体频率和模式。相其所的,CTCF脱水后的v-Abl线粒框架在VHDJH和DJH里面间体的相较比率上显着增加并极其十分相似较长时间血清前体B线粒体里面的数值,得出论断VH里面间体在全面性低水平上也确实更大减弱了。另均,学者还通过分析方法RAG内源性的off-target切割活性见到只有在CTCF脱水后的线粒体里面RAG才高频切割了整个VH北区外兼具特定方向的off-target核糖体,促使全力支持了CTCF敲除使得RAG显像都能仰赖性于整个VH北区外从而内源性控制台VH里面间体的论断。
此均,学者还促使研究课题了CTCF-degron框架建立现实生活里面激发的其它里面间态的线粒框架里面控制台VH里面间体与CTCF底物低水平以及潜在活性间的关系:见到CTCF C端插入内源性脱水的AID-GFP器件显着增大了CTCF底物低水平,相其所的控制台VH开始愈演愈烈里面间体;而无须auxin执行的CTCF-degron框架发挥作用leaky CTCF脱水,使得CTCF底物低水平促使增大,相其所的控制台VH里面间体相较更高;促使的auxin执行基本上脱水了全面性CTCF底物低水平,相其所的控制台VH里面间体更加震荡。这些结果得出论断控制台VH里面间体对于CTCF底物低水平以及潜在的活性的发生变既有敏感,即后者的缩水对于启动时RAG显像控制台VH内源性其里面间体兼具最重要的正向仰赖性。最后,促使通过综合各种组学数据顺利完成更细致的分析方法,学者认为在CTCF活性缩水现实生活里面VH的里面间体或许受到残留CTCF相结合核糖体以及VH基因表达出来低水平的影响,从而概述了在进既有上血清各有不同VH可定义或许实施了各有不同的手段保证各VH的里面间体经验。
基于上述实验见到和分析方法,学者最后提出异议了cohesin和CTCF参与的线粒体环状浸入内源性的RAG显像顺利完成VH突变里面间体的建模,并认为在血清B线粒体早期生长发育现实生活里面发挥作用并不需要催既有反应CTCF/CBE阻碍可作活性、或者通过催既有反应cohesin等其它环状浸入选择性活性从而间接面对CTCF/CBE的阻碍振荡从而意味着cohesin内源性的环状浸入现实生活特别设计RAG显像整个VH北区外而实现VH的里面间体。
总体而言,该研究课题精心断言并设计和实施了精心的实验手段不仅确凿了cohesin内源性的环状浸入现实生活在RAG显像现实生活里面的最重要特别设计仰赖性,并且第一次概述对单个CTCF底物低水平的催既有反应可以启动时陆上VH里面间体现实生活。据我们探究得悉,该社会活动在评审现实生活里面受到多位审稿人的离地评价,审稿人不仅信服了其在选择性可调北区多样选择性疑虑上共享了“clear and sharp answer”,还信服了其见到对于更少见的突变组线粒体骨架及突变基因表达出来的平衡除此以外兼具最重要的含义。审稿人并不需要写道:“These findings establish a new paradigm for the V-to-DJ recombination step of antigen receptor gene assembly. The findings also lead to a pleasing mechanistic simplification and unification, in that now, all recombination events taking place outside of the RC at Igh (and perhaps other loci) can be envisioned to be operating by a single fundamental scanning mechanism. This is destined to be a landmark study for the field.”
值得注意的是,比这短文稍早投稿并接管除此以均在Nature该软件出版的另一篇研究课题文章概述血清前体B线粒体里面cohesin线粒体相结合活性的负催既有反应选择性Wapl的基因表达出来低水平与IgH核糖体陆上线粒体电磁力以及VH里面间体连续性,并促使见到Wapl基因表达出来低水平缩水的前体B线粒体里面cohesin该软件粒体上的间隔时间增加(详见BioArt报道:Nature | 粘连底物释放选择性Wapl促使V突变里面间体的选择性)。在此之前在多种其它线粒体里面已猜测Wapl低水平缩水都能全面性上通过延长cohesin线粒体间隔时间从而面对会聚排列CBE器件对环状浸入现实生活的阻碍振荡从而延长线粒体均缘骨架可定义。基于此,该文章认为血清前体B线粒体通过在基因表达出来低水平上调升Wapl从而促使IgH核糖体环状浸入内源性的VH突变里面间体。概述起来,这两短文从各有不同某种程度来进行各有不同手段再一概述了一个内在统一的选择性重链V突变里面间体的最重要选择性。
原始中有:
Zhaoqing Ba, Jiangman Lou, Adam Yongxin Ye,et al.CTCF orchestrates long-range cohesin-driven V(D)J recombinational scanning.Nature.Published: 27 July 2020
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