Nat Immunol：转录抑制物Hes1通过调节转录延伸缓解炎症反应

　　2016年6月24日讯 炎症反应的发生依赖于细胞因子以及趋化因子向组织间隙的移动，然而，过量的炎性因子的分泌容易引发免疫系统的过度激活，从而导致不必要的炎症疾病。因此，细胞因子的释放必须受到严格的调控。免疫因子的产生会受到多种水平的负向调控，其中包括表观遗传学修饰以及染色质组装等等。事实上，很多调控环节都发生在转录起始之前。不过，最近一些研究也表明转录后的调控作用也参与了免疫调节因子的产生。

　　转录的延伸是一个多步骤的过程，早期RNA聚合酶II（Pol II）与靶基因上游启动子区域结合，并进行一小段RNA的合成（直到转录起始位点下游50nt为止），然后中止。当转录延长因子P-TEFb与聚合酶结合并将其C端的氨基酸残基磷酸化之后，能够解锁这一中止状态，从而继续延伸。转录延伸过程在免疫学领域研究的并不多，但其的确是一个重要的免疫调节机制。

　　Hes1（hairy and enhancer of split 1）是一类DNA结合蛋白超家族的成员，它对于多种组织以及细胞的分化具有促进作用。研究表明Hes1的表达受到多种天然免疫信号的影响；另外，Hes1也能够负向地调控TLR信号通路的转导。然而，其中的分子机制以及对应的生理学意义并不清楚。

　　为了研究Hes1调节炎症反应的分子机制，来自清华大学免疫系的胡晓玉课题组进行了深入研究，相关结果发表在最近一期的《Journal of Immunology》杂志上。

　　天然免疫信号（例如TLR）能够引起小鼠胞内两类Hes家族蛋白的表达：Hes1以及Hey1。Hey1的全身性敲除小鼠可以正常生长，然而Hes1的全身性小鼠无法存活。因此，作者构建了全身性的Hey1以及巨噬细胞特异性Hes1双敲除小鼠，并以此作为研究对象。

　　作者通过对野生型小鼠以及突变体小鼠的BMDM进行LPS刺激，并将其转录组表达谱进行高通量芯片分析。结果显示，在突变体小鼠BMDM中有25个基因的表达量相对野生型组有了明显的上升。这些基因中有很多表达关键的免疫调节因子，其中包括CXCL1，IL-12p40以及IL-6。之后，作者通过RT-PCR手段验证了上述表型。然而，Hes1以及Hey1的缺失并不会影响其他炎性因子，比如TNF-a以及IL-1b的表达。

　　进一步，作者希望了解上述两个转录因子中到底哪一个真正参与了CXCL1的转录调控。通过对野生型小鼠BMDM以及单突变体小鼠的BMDM进行刺激，作者发现Hes1是影响CXCL1表达的关键调控元件。

　　之后，作者给小鼠进行了骨髓重建（野生型或Hes1缺陷型BMDM），之后对其进行腹腔的LPS刺激。他们发现Hes1的缺失能够有效促进中性粒细胞在腹腔中的聚集，另外，中性粒细胞中CXCL1的表达量有明显的上升；相反地，TNF-a以及IL-1b则没有明显区别。

　　之后，作者对上述骨髓重建的小鼠进行了关节炎的诱导（K/BxN血清注射的方式），并探究了Hes1对于小鼠关节炎疾病发生过程中关节处伤口的愈合有何作用。结果显示：突变体骨髓重建小鼠的炎症病情比野生型对照组要严重。

　　为了研究Hes1的免疫抑制活性内在的分子机制，作者进行了体外实验。通过RT-PCR的手段，作者发现Hes1的缺失能够提高小鼠骨髓巨噬细胞中CXCL1的表达量，但TNFa的表达量并不受影响。进一步，作者通过CHIP-seq手段检测了在Hes1存在与否的情况下，RNA聚合酶与CXCL1基因序列不同区域的结合能力。结果显示，Hes1的缺失能够提高RNA聚合酶II与CXCL1基因body区域的结合能力。特别地，Hes1的缺失能够促进pTEF-b 复合体与RNA聚合酶II的结合，进而促进其转录过程。

　　最后，作者发现Hes1调控的基因转录过程不仅仅限于CXCL1，而且对多个炎性因子的表达都具有一定的调节作用。