北大黄晓军/李程团队合作揭示抑制自然杀伤细胞分泌干扰素的关键调控因子

▎药明康德内容团队编辑

自然杀伤（NK）细胞是一种重要的淋巴细胞，通过分泌干扰素（IFN-γ）等细胞因子抵御细菌感染或肿瘤入侵。对NK细胞的研究发现，广泛应用于造血干细胞动员和中性粒细胞减少症治疗的细胞因子——粒细胞集落刺激因子（G-CSF），能够有效抑制NK细胞中IFN-γ的分泌。

2022年9月13日，北京大学人民医院黄晓军研究组和北京大学生命科学学院李程研究组合作在Cell Reports期刊发表论文，揭示了G-CSF通过GR-SOCS1信号轴抑制NK细胞分泌IFN-γ的分子机制。

研究团队首先对G-CSF动员前、后健康供者骨髓来源的NK细胞进行了转录组RNA-seq分析，发现SOCS1是G-CSF作用后表达水平上调最显著的基因。随后，在NK细胞系（NK92）中进行的SOCS1过表达和敲除实验证明，SOCS1表达上调可以有效抑制NK细胞分泌IFN-γ；相反，敲除SOCS1可以逆转G-CSF对NK细胞分泌IFN-γ的抑制作用。因此，G-CSF抑制NK细胞分泌IFN-γ与SOCS1表达水平上调有关。

▲G-CSF抑制NK细胞分泌IFN-γ与SOCS1表达水平上调有关（图片来源：参考资料[1]）

为了进一步揭示G-CSF上调NK细胞中SOCS1表达的分子机制，研究者对G-CSF动员前、后的NK细胞进行了染色质开放性ATAC-seq分析。

整合分析两种测序技术获得的数据发现，由NR3C1基因编码的糖皮质激素受体（GR）是G-CSF影响NK细胞的关键调控因子，G-CSF动员后染色质开放性增强的区域显著富集GR结合的DNA基序序列。

▲RNA-seq和ATAC-seq整合分析示意图（图片来源：参考资料[1]）

通过进一步验证染色质和蛋白质互作关系，研究人员证明G-CSF促进GR的转录与入核，G-CSF动员后，染色质开放性增强的区域伴随着GR结合水平的增加。其中，SOCS1附近的两个增强子在G-CSF动员后也呈现出GR结合水平的增加。这些结果表明，G-CSF上调SOCS1的表达可能与GR有关。

与此同时，对小鼠进行G-CSF动员实验则发现，用GR拮抗剂（RU486）遏制GR作用，可以有效逆转G-CSF上调SOCS1的转录及抑制IFN-γ分泌，进一步证实G-CSF通过激活GR进而上调SOCS1的转录。

▲遏制GR逆转G-CSF对NK细胞分泌IFN-γ的抑制作用（图片来源：参考资料[1]）

最后，为了揭示GR上调SOCS1表达的调控机制，研究者对G-CSF动员前、后的NK细胞进行了三维基因组Hi-C实验。分析发现G-CSF作用后SOCS1与其上游两个增强子（E1，E2）的相互作用频率显著增加。

综上，该研究通过多组学整合分析并结合体内、体外功能实验，提出了G-CSF抑制NK细胞分泌IFN-γ的分子机制模型：G-CSF促进GR转录并激活GR入核，GR在SOCS1增强子处的结合增强了SOCS1启动子与增强子的相互作用进而促进SOCS1的转录，而SOCS1表达水平的升高最终有效抑制了IFN-γ的分泌。

▲研究发现总结模式图（图片来源：参考资料[1]）

研究团队总结说，这项工作揭示了NK细胞中依赖于GR-SOCS1信号轴的IFN-γ分泌调控新机制，为临床上炎症相关疾病的治疗提供了新思路。

北京大学人民医院赵翔宇教授、北京大学生命科学学院博士生彭婷、北京大学人民医院博士生曹勋红为该研究的并列第一作者。北京大学人民医院黄晓军教授和北京大学生命科学学院李程研究员（研究组链接：http://3d-genome.life/）为共同通讯作者。北京大学生命科学学院侯英萍博士后、清华大学医学院李瑞风博士后为该研究组学实验提供了重要帮助。北京大学人民医院韩婷婷博士、硕士生范泽颖和赵明为该研究的验证实验提供了重要帮助。北京大学人民医院常英军教授、军事医学研究院陈河兵副研究员为该研究提供了重要指导。

题图来源：123RF

参考资料：

[1] Xiangyu Zhao et al., (2022) In vivo G-CSF treatment activates the GR-SOCS1 axis to suppress IFN-g secretion by natural killer cells. Cell Reports. Doi: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111342

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