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Science:免疫细胞分化发育机制重要发现

来源:科技日报
摘要:刚刚出版的新一期《科学》杂志发表了中国工程院院士、中国医学科学院院长曹雪涛课题组在免疫细胞分化发育与功能调控方面的研究论文。论文报道了该课题组发现一种选择性表达于人树突状细胞中的长链非编码核糖核酸(lncRNA),通过与细胞浆内信号转导蛋白分子直接作用的新方式调控了树突状细胞分......

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刚刚出版的新一期《科学》杂志发表了中国工程院院士、中国医学科学院院长曹雪涛课题组在免疫细胞分化发育与功能调控方面的研究论文。论文报道了该课题组发现一种选择性表达于人树突状细胞中的长链非编码核糖核酸(lncRNA),通过与细胞浆内信号转导蛋白分子直接作用的新方式调控了树突状细胞分化发育与抗原提呈功能。

树突状细胞(DC)是人体免疫系统内功能最强的抗原提呈细胞,负责免疫系统有效地感知与识别入侵的外源病原体,及时启动免疫应答以清除病原体。目前,世界医学界与生物高技术领域高度重视DC分化发育与功能调控机制的基础研究,以期研发出更加高效的抗癌抗感染疫苗与药物。

在国家自然科学基金委、科技部973项目与国家重大专项资助下,曹雪涛院士与第二军医大学医学免疫学国家重点实验室博士生王品以及中国医学科学院医学分子生物学国家重点实验室、浙江大学医学院免疫学研究所有关人员组成的联合研究团队,用基因芯片和深度测序技术,分析了lncRNA在人体外周血单核细胞分化为非成熟、成熟DC过程中的表达谱变化,首次发现了一个选择性存在于人体DC的lncRNA,并将这尚未知道功能的新lncRNA命名为“树突状细胞长链非编码RNA”(lnc-DC)。研究发现,存在于DC细胞浆中的lnc-DC,能够通过直接结合信号转导蛋白分子并调控其磷酸化状态的方式,发挥其维持与促进人体DC激活免疫应答的能力。

曹雪涛院士认为,这一发现将有助于人们深入认识免疫细胞分化发育机制,并将促进抗癌、抗感染新型高效疫苗的研发。同时,该课题组提出的lncRNA作用新模式,即直接结合细胞浆内的信号转导蛋白分子,进而调控细胞信号转导和细胞功能,为lncRNA未来研究提出了重要方向。

来自第二军医大学、中国医学科学院和浙江大学医学院的研究人员,发现一种名为lnc-DC的长链非编码RNA控制了人类树突状细胞的分化。这些重要的研究结果在线发表在4月18日的《科学》(Science)杂志上。

领导这一研究的是我国著名的免疫学家曹雪涛(Xuetao Cao)院士。其现任职第二军医大学、中国医学科学院和浙江大学医学院,主要从事肿瘤免疫治疗和分子免疫学方面的研究,曾在树突状细胞的免疫学和肿瘤的免疫与基因治疗研究方面获得重要成果,以通讯作者的身份在Nature Immunology、Nature Communications、Immunity等国内外知名杂志发表论文200多篇。2013年当选为Cell杂志的新一届编委。

长链非编码RNA(lncRNA)是一类转录本长度超过200nt的RNA分子,起初研究人员发现它们并不编码蛋白,因此将它们认作为是基因组转录的“噪音”,不具有生物学功能。然而,近年来的研究发现,lncRNA参与调控了机体的生长发育、细胞凋亡、增殖、分化等,与多种疾病密切相关。但到目前为止还只报道了少数调控免疫系统的lncRNAs。

树突状细胞(DCs)是哺乳动物免疫系统中最有力的抗原递呈细胞;它们的分化和功能对先天免疫和适应性免疫应答具有重要的影响。尽管已经确定了一些转录因子和细胞因子在DC细胞群的生成与稳态中发挥至关重要的作用,对于在DC分化和功能中起作用的非编码RNA,尤其是lncRNAs仍然知之甚少。 

不同于microRNA已经确立的作用机制:是基于种子序列互补配对,对于lncRNAs的作用机制仍未充分理解。少数的lncRNAs是通过与细胞核中的异核蛋白或染色质修饰复合体相互作用来发挥功能,而另一些则是通过影响细胞质中的mRNA稳定或转录。目前尚不清楚是否还存在其他未知的lncRNAs作用模式。

在这篇新论文中,研究人员利用广泛接受的、诱导外周血单核细胞分化为人类树突状细胞的模型,进行转录组微阵列分析(使用了Affymetrix公司的Human Transcriptome Array 2.0 芯片)和RNA测序,鉴别出了唯独表达于人类DCs中的一种长链非编码RNA: lnc-DC。他们证实抑制lnc-DC可破坏体外人类外周血单核细胞以及体内的小鼠骨髓细胞分化为DC,并减小了DCs刺激T细胞激活的能力。

进一步的机制研究证实,lnc-DC是通过激活转录因子STAT3来介导这些效应的。lnc-DC直接结合到细胞质中的STAT3上,通过阻止STAT3结合SHP1及被去磷酸化,促进了STAT3 tyrosine-705位点磷酸化。

作者: 2014-4-21
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