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Forkhead box O,尤其是FoxO1和FoxO3a在生理和病理免疫應答中起着至關重要的作用。然而,FoxO家族的另一個主要成員FoxO4在淋巴樣細胞中的功能仍然知之甚少。
2022年9月15日,清華大學董晨及美國德克薩斯大學安德森腫瘤中心Seon Hee Chang共同通訊在Journal of Clinical Investigation(IF=19)在線發表題為「The FoxO4/DKK3 axis represses IFN-γ expression by Th1 cells and limits antimicrobial immunity」的研究論文,該研究表明FoxO4/DKK3軸抑制Th1細胞的IFN- γ表達並限制抗微生物免疫。本研究顯示,T細胞中FoxO4的丟失增加了體外Th1細胞IFN-γ的產生。相應的,CD4+T細胞中FoxO4的缺失增強了T細胞在體內對單核增生李斯特菌感染的特異性反應。全基因組占用和轉錄組學分析發現Dkk3(編碼Dickkopf-3蛋白)是FoxO4的直接轉錄靶標。
與FoxO4-DKK3的關係一致,重組DKK3蛋白通過下調淋巴樣增強因子結合因子1 (Lef1)的表達,恢復Foxo4缺陷Th1細胞中IFN-γ的正常生產水平。總之,該研究數據表明Th1細胞分化中可能存在FoxO4/DKK3軸,並認為這是對T淋巴細胞生物學中FoxO家族蛋白的重要洞察和補充,並揭示了治療免疫相關疾病的一個有希望的靶點。

另外,2022年8月26日,清華大學董晨及王小虎共同通訊在Science Advances在線發表題為「RORγt expression in matureTH17cells safeguards their lineage specification by inhibiting conversion toTH2cells」的研究論文,該研究表明成熟TH17細胞中 Rorc 的遺傳缺失抑制了它們的致病功能。從機制上講,RORγt 的缺失導致關鍵TH17特異性基因位點的染色質結構閉合,特別是在「超級增強子」區域。出乎意料的是,RORγt 直接結合併抑制 Il4 轉錄,而藥物或基因靶向 RORγt 導致TH17細胞在體外和體內自發轉化為TH2樣細胞。因此,該研究結果揭示了RORγt 在效應TH17細胞中在維持TH17細胞程序和限制TH2細胞轉化方面的雙重關鍵功能,為 RORγt 的治療靶向提供了以前未確定的考慮因素(點擊閱讀)。

2022年7月27日,清華大學/上海交通大學董晨團隊(清華大學為第一單位)在ScienceAdvances在線發表題為「SMAD4, activated by the TCR-triggered MEK/ERK signaling pathway, critically regulatesCD8+T cell cytotoxic function」的研究論文,該研究檢查了 SMAD4(TGF-β 信號通路中的核心成分)在CD8+T 細胞中的作用。出乎意料的是,該研究發現SMAD4 在腫瘤和感染模型中對促進CD8+T 細胞功能至關重要。SMAD4 介導的CD8+T 細胞活化和細胞毒性的轉錄調節依賴於 T 細胞受體 (TCR) 而不是 TGF-β 信號通路。在 TCR 激活後,SMAD4 易位到細胞核中,上調了編碼 TCR 信號成分和CD8+T 細胞中細胞毒性分子的基因,從而增強了 T 細胞的功能。生化上,SMAD4 在 TCR 激活後被 ERK 在 Ser367 殘基處直接磷酸化。因此,該研究研究證明了SMAD4 在促進CD8+T 細胞介導的細胞毒性免疫中的關鍵但出乎意料的作用(點擊閱讀)。


CD4+輔助性T細胞是適應性免疫反應的中央調節器。在抗原遞呈細胞上遇到特定抗原後,CD4+ T細胞進行克隆擴增並分化為功能不同的效應子亞群,至少包括T輔助性細胞1 (Th1)、Th2、Th17和T濾泡輔助性細胞(Tfh),它們組織針對不同微生物病原體的免疫應答。其中,產生IFN-γ的Th1細胞專門激活針對細胞內病原體和病毒的細胞介導免疫反應。CD4+ T細胞向Th1細胞的分化是由T-bet (Tbx21編碼)決定的,T-bet是Th1分化程序的主調控因子。
最初,T-bet被誘導響應TCR刺激和IFN-γ/STAT1信號(2,3)。T-bet在一定程度上上調Il12rb(編碼IL-12Rβ)的表達,使發育中的Th1細胞響應IL-12。因此,通過IL-12誘導的STAT4激活,建立了一個完全極化的Th1表型。T-bet-STAT4轉錄調節網絡維持Th1分化程序的穩定性,確保CD4+ T細胞接受促炎信號和抗原刺激,以完全進入Th1細胞譜系。
FoxO轉錄因子屬於forkhead蛋白家族,其特徵是存在大約100個殘留的forkhead DNA結合域。FoxO蛋白作為轉錄調節因子,激活下游基因的轉錄,參與多種生物過程,包括細胞代謝、器官發育、應激反應和凋亡。在淋巴細胞中,FoxO1和FoxO3a已被證明通過與Foxp3位點的啟動子和保守的CNS2內含子增強子區域結合,共同調控傳統T細胞中Foxp3+ Tregs的生成。FoxO1通過直接結合Ifng基因啟動子區抑制Th1的分化。相反,FoxO3a通過誘導Eomes的表達來驅動致病性Th1的分化。
除了Tregs和Th1細胞外,FoxO轉錄因子也被報道負向調控Tfh和Th17細胞的生成。T細胞特異性FoxO1缺失的小鼠積累了大量的Tfh細胞,這可能是因為FoxO1與Bcl6基因位點結合併介導其轉錄抑制。FoxO1通過阻斷RORγt與靶基因的結合,在體外和體內抑制Th17程序。此外,FoxO4已被證明可以調節胰島素信號和細胞凋亡,但它在淋巴細胞生物學中的作用還沒有很好地闡明。
機理模式圖(圖源自Journal of Clinical Investigation )
糖蛋白的Dickkopf (DKK)家族(DKK1-4)參與調節Wnt信號通路。作為DKK家族中最具特色的成員,DKK1是Wnt信號的天然抑制劑,可以抑制腫瘤生長和轉移,促進Th2分化。此外,據報道,DKK2可以通過一個不依賴Wnt的信號通路促進腫瘤免疫逃避。與DKK1和DKK2相比,DKK3的信號通路仍不清楚,有報道顯示對Wnt信號通路沒有影響、促進或抑制。同樣,DKK3在免疫中的功能作用尚不清楚,關於其免疫調節或免疫刺激功能的研究相互矛盾,這表明DKK3可能通過不同的機制調節免疫。
在本研究中,作者研究了FoxO4在T細胞中的作用,發現FoxO4的缺失增強了體外和體內Th1細胞IFN-γ的產生和效應功能。從機制上,作者發現Dkk3是FoxO4的直接轉錄靶點,它通過下調淋巴樣增強因子結合因子1 (Lef1)的表達來抑制IFN-γ的產生。因此,該研究工作確定了FoxO4/DKK3/LEF-1調節Th1細胞分化的關鍵軸,這與其他FoxO家族成員不同。

原文鏈接:
https://www.jci.org/articles/view/147566

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