劉小龍研究員CellRes發表免疫新文章

　　來自中科院上海生命科學研究院的研究人員在新研究中證實，RAG1介導的組蛋白H3泛素化是V(D)J重組的必要條件。這一研究發現發表在1月9日的《細胞研究》（Cell Research）雜志上。

　　論文的通訊作者是中科院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所的劉小龍（Xiaolong Liu）研究員。近年來，劉博士在免疫T細胞的分化成熟及其功能作用等領域開展研究，在Nat Immunol, J Exp Med, PNAS, EMBO J等國內外學術期刊上發表研究論文40多篇。

　　先天性免疫是人類免疫系統抗感染的第一道防線。在脊椎動物中，適應性免疫在防范病原體中起重要作用，其依賴于產生各種類型的可溶性膜結合抗原受體，而這些抗原受體表達在T、B細胞表面。免疫球蛋白（Ig）和T細胞受體（TCR）的可變區域是一些基因片段編碼。免疫多樣性的實現依賴于Ig和TCR可變區的V(D)J基因重排，這被稱作為V(D)J重組。

　　V(D)J重組是由位于每個編碼基因片段兩端的重組信號序列（RSS）介導。該序列是由高度保守的具有回文結構的七聚體和富含A+T的九聚體及它們中間相對不保守的間隔序列（12或23bp）組成。

　　V(D)J重組過程可人為地劃分為兩個階段：位點特異性識別及切割；斷裂末端的重接。RSS處的切割產生雙鏈斷裂（DSB）。已證實有若干基因參與了V(D)J重組過程，其中包括重組激活基因RAG1和RAG2。兩者相隔8bp，且幾乎全部的編碼序列和3’2UTS都包含在一個單一的外顯子中。 RAG1和RAG2蛋白都是淋巴細胞特異性因子，為淋巴細胞發育和V(D)J重組所必需，二者缺一不可。

　　RAG1的核心區域具有催化重組反應的能力，但直到現在對于RAG1非核心區域的功能仍不是很清楚。在核心RAG1基因敲入（knock-in）小鼠中V(D)J重組受損表明了，非核心RAG1提高了重組的效率和準確性，而有相當多的淋巴細胞可以成熟，表明了非核心RAG1是基本重組活動的必要條件。此外，在攜帶著RAG1非核心區域突變（包括環指結構域中保守半胱氨酸殘基突變，RAG1C328Y）的一些Omenn綜合征（OS）患者中，幾乎無法檢測到T淋巴細胞和B淋巴細胞。非核心RAG1內部突變引起的嚴重淋巴細胞發育缺陷提出了有關非核心RAG1調節V(D)J重組的關鍵問題。

　　以往針對RAG1環指結構域的一些研究揭示，E3泛素連接酶喪失活性與附加體底物（episomal substrates）的V(D)J重組減少有關。組蛋白H3近期被確定為是RAG1環指結構域的一個泛素化底物，表明染色質介導調控了V(D)J重組。

　　在這篇文章中，作者們報告稱他們構建出了攜帶RAG1環指保守半胱氨酸殘基突變(C325Y)的小鼠模型(RAG1KI/KI小鼠)，這一 C325Y突變對應OS患者的RAG1C328Y突變。研究人員發現V(D)J重組在切割階段遭到嚴重破壞，并且伴隨著伴隨著組蛋白H3單泛素化減少。當他們利用不同的底物來比較RAG1C325Y和野生型RAG1的切割能力時，發現RAG1C325Y無法特異性地催化染色質化的底物重組。進一步的分析表明，組蛋白H3通過與RAG1 N末端的218個氨基酸相互作用招募了RAG1，但隨后也限制了它對RSSs的切割能力。

　　這些研究數據提供了證據，證實環指結構域介導的組蛋白H3泛素化觸動了RAG1釋放，使得它能夠進入到切割階段。這些結果表明了RAG1環指結構域介導的組蛋白H3泛素化是RAG1催化染色體V(D)J重組的必要條件。