FOSB

引言 CD8+T细胞是抵御感染性疾病和肿瘤的免疫系统关键介质。在遭遇抗原后，T细胞激活并浸润到感染部位。在感染灶处，T细胞实现抵御病原体功能，并产生持久的异质记忆T细胞亚群。尽管一些记忆T细胞 (包括中枢记忆和效应记忆性T细胞，也就是Tcm和Tem，统称Tcirc) 在血液和淋巴系统中循环，但其他记忆T细胞则永久驻留在外周组织和器官中。在不同物种的所有器官中，均发现这些不会进行迁移的组织驻留记忆T (tissue-resident memory T，简称TRM) 细胞【1,2】。 组织微环境、细胞因子暴露、抗原持久性和T细胞受体(TCR)信号强度变化等因素，促使T细胞处于不同效应阶段，最终演化成异质性CD8+T细胞亚群【3-7】。其中一些记忆性CD8+T细胞群表现出不同的干细胞样特性和功能，并提供不同程度的免疫保护。在某些情况下，如慢性感染或肿瘤病灶处，与稳健的记忆T细胞群相比，持续抗原识别诱导的T细胞活化，最终导致其演化为耗竭T细胞 (exhausted T，简称TEX)，表现出功能弱化和抑制受体表达增加。高通量测序技术的引入和迭代，也大幅提升了学界对T细胞演化和异质性相关的转录和表观遗传变化的理解。 通过Tcirc细胞发育过程中DNA甲基化和染色质可及性的动态全基因组测序和分析，证明小鼠和人类中效应T细胞和记忆T细胞命运决定因素的复杂网络。而通过单细胞表观基因组分析，确定了在不同的细胞亚群中，顺式和反式调控元件的变化与基因表达调控息息相关，从而可以实现重塑细胞分化相关轨迹。尽管已经明确Tcirc、TRM和TEX细胞存在异质性，并且这类异质性是由转录谱差异所决定的，但是，不同组织中CD8+T细胞的表观遗传谱变化，仍没有详细研究过。 近日，来自美国斯坦福大学的Ansuman T. Satpathy和澳大利亚墨尔本大学Laura K. Mackay研究组合作在Immunity上发表题为Distinct epigenomic landscapes underlie tissue-specific memory T cell differentiation的文章，通过分析来自多个器官的T细胞的染色质可及性变化和基因表达谱演化，揭示了记忆性CD8+T细胞的表观遗传状态，并鉴定了参与T细胞分化的器官特异性调节因子。 记忆性CD8+T细胞库中包含多种具有表型和转录异质性的亚群，它们承载特异的功能和再循环模式。作者在四种不同感染模型中，分离出七种非淋巴器官中的CD8+T细胞，并进行表观遗传谱分析。在急性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒 (acute lymphocytic choriomeningitis virus，简称LCMV) 感染过程中，作者观察到肝脏中TRM和Tcirc前体的早期表观遗传分化，并展示出不同的发育轨迹。这种效应细胞命运的早期转移以Fcgr2b可及性和FcgRIIB表达差异为标志，它们可以提升记忆性T细胞前体选择性产生肝脏TRM或Tcirc亚群的能力。 尽管TRM细胞在表观遗传谱上与Tcirc不同，但对从不同器官分离的TRM细胞，利用单细胞转座酶可及染色质可及性测序分析发现，TRM和Tcirc细胞沿着不同的表观遗传轨迹发育。而且，转录因子可以以器官特异性的方式调节TRM细胞的形成。作者还确定了TRM细胞发育的器官特异性转录调控因子，包括FOSB、FOS、FOSL1和BACH2，并定义了跨器官TRM细胞共有的表观遗传特征。此外，对每个器官内TRM细胞的单独分析，揭示了与转录因子保守网络相关的组织内异质性，包括KLF和HIC 元件。 最后，作者还发现在TEX细胞亚群中，终末期TEX 细胞在核心表观遗传特征谱中包含有独特的顺式调控元件可及性。 综上所述，作者检测了小鼠急性和慢性感染后从不同解剖部位分离的CD8+T细胞的转录和染色质可及性变化，通过不同的表观遗传谱定义不同TRM细胞亚群分化，这也是器官特异性表型和转录差异形成的基础。此外，作者还提供了公共基因组浏览器，用于查询CD8效应T细胞和记忆T细胞以及TRM和TEX细胞的染色质可及性谱，以支持未来的研究。 参考文献 1. Masopust, D., and Soerens, A.G. (2019). Tissue-Resident T Cells and Other Resident Leukocytes. Annu. Rev. Immunol. 37, 521–546. 2. Szabo, P.A., Miron, M., and Farber, D.L. (2019). Location, location, loca- tion: Tissue resident memory T cells in mice and humans. Sci. Immunol. 4, 1–12. 3. Christo, S.N., Evrard, M., Park, S.L., Gandolfo, L.C., Burn, T.N., Fonseca, R., Newman, D.M., Alexandre, Y.O., Collins, N., Zamudio, N.M., et al. (2021). Discrete tissue microenvironments instruct diversity in resident memory T cell function and plasticity. Nat. Immunol. 22, 1140–1151. 4. Mackay, L.K., Minnich, M., Kragten, N.A.M., Liao, Y., Nota, B., Seillet, C., Zaid, A., Man, K., Preston, S., Freestone, D., et al. (2016). Hobit and Blimp1 instruct a universal transcriptional program of tissue residency in lympho- cytes. Science 352, 459–463. 5. Kumar, B.V., Ma, W., Miron, M., Granot, T., Guyer, R.S., Carpenter, D.J., Senda, T., Sun, X., Ho, S.H., Lerner, H., et al. (2017). Human Tissue- Resident Memory T Cells Are Defined by Core Transcriptional and Functional Signatures in Lymphoid and Mucosal Sites. Cell Rep. 20, 2921–2934. 6. Beura, L.K., Wijeyesinghe, S., Thompson, E.A., Macchietto, M.G., Rosato, P.C., Pierson, M.J., Schenkel, J.M., Mitchell, J.S., Vezys, V., Fife, B.T., et al. (2018). T Cells in Nonlymphoid Tissues Give Rise to Lymph-Node- Resident Memory T Cells. Immunity 48, 327–338.e5. 7. Masopust, D., Choo, D., Vezys, V., Wherry, E.J., Duraiswamy, J., Akondy, R., Wang, J., Casey, K.A., Barber, D.L., Kawamura, K.S., et al. (2010). Dynamic T cell migration program provides resident memory within intes- tinal epithelium. J. Exp. Med. 207, 553–564. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2024.06.014 责编|探索君 排版|探索君 文章来源|“BioArt” End 往期精选 围观 一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版） 热文 Cell | 是什么决定了细胞的大小？ 热文 Nature | 2024年值得关注的七项技术 热文 Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望 热文 CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

在生物的进化历程中，性别是最为基本、最为重要的生物特征之一。性别差异广泛存在于人类的发育、生理和疾病发生发展进程中。在非生殖系统的癌症中，男性和女性的发病率比例约为 2∶1，在膀胱癌、食道癌和喉癌等一些癌症中该比例接近甚至高于4∶1，且绝大多数癌症在男性中往往具有更差的预后。与癌症相反，自身免疫性疾病则高发于成年女性，其患者中女性比例高达80%1。性别差异与多种遗传和环境因素之间具有重要关联，其中，雄激素水平的差异一直被认为是导致性别差异的重要因素之一2。然而，“雄激素如何调控性别差异？”仍不清晰，而且疾病诊疗的过程中雄激素水平与性别差异等因素未被足够重视。因此，亟需解析雄激素调控性别差异的分子和细胞基础，探索雄激素对性别差异性疾病的发生发展调控机制。这将对开发新型针对雄激素和性别差异性疾病的诊疗策略具有重要意义。2024年4月10日，北京大学生物医学前沿创新中心/北大-清华生命科学联合中心/生命科学学院白凡教授与中国科学院分子细胞科学卓越创新中心高栋研究员、陈洛南研究员、深圳湾实验室于晨研究员团队合作，在Nature杂志上发表了题为“Sex differences orchestrated by androgens at single-cell resolution”的研究论文。该研究工作系统性地解析了雄激素调控性别差异的分子细胞基础。为了深入解析雄激素在性别差异中所扮演的角色，研究人员对雄性小鼠分别进行了摘除睾丸的去势手术处理和对照组模拟手术处理，对雌性小鼠分别进行了外源添加雄激素处理和对照组处理。研究人员首先对这四种小鼠的每个器官重量进行了比较，发现泪腺、唾液腺和肾脏的重量在雄鼠中更大且受到雄激素正向调控，而免疫器官胸腺的重量在雌鼠中更大且受到雄激素负向调控。这些数据提示了雄激素在器官大小的稳态维持中扮演着重要角色。为了进一步解析雄激素调控性别差异的分子和细胞基础，研究人员对以上四种小鼠的17个器官分别进行单细胞转录组测序，构建了首张用于系统性研究雄激素功能和性别差异的小鼠多器官单细胞图谱（https://casadbtools.com）（图1）。图1. 构建用于系统性研究雄激素功能和性别差异的小鼠多器官单细胞图谱鉴定雄激素在每种细胞类型中的分子靶点对于理解雄激素塑造性别差异的功能具有重要意义。研究人员对17种器官中的所有细胞类型进行了基因表达分析，发现虽然存在细胞异质性，但是从整体上来看，无论是在雌鼠中添加雄激素还是在雄鼠中去除雄激素均能够显著减弱基因表达上存在的性别差异。研究人员在每种细胞类型中定义了其表达水平受雄激素调控且具有性别差异的基因（androgen-associated sex-biased DEG，AASB-DEG），比如在脂肪组织的脂肪细胞中，Fasn高表达于雌鼠中，对雌鼠添加雄激素则显著降低该基因表达，对雄鼠去除雄激素则显著促进该基因表达。研究人员在AASB-DEG中鉴定到了Egfr、Fos 和 Fosb等增殖分化调控因子，以及Ccl3、Il33和 Ccl4等免疫调控因子。值得注意的是，靶向雄激素信号通路的多种抑制剂已经广泛应用于前列腺癌临床治疗，因此这些AASB-DEG具有直接作为治疗性别差异性疾病关键靶点的潜能（图2）。图2. 雄激素调控性别差异的分子基础细胞组成对于机体的稳态维持和疾病发生发展至关重要。研究人员对17种器官中细胞组成进行了解析，基于此探究了雄激素调控性别差异的细胞基础。与分子水平的表型相一致，从整体上来看，无论是在雌鼠中添加雄激素还是在雄鼠中去除雄激素均能够显著减弱细胞比例上存在的性别差异。考虑到雄激素对于免疫器官大小和免疫分子表达具有调控作用，研究人员特异性分析了所有器官的免疫细胞组成，并且定义了其比例受雄激素调控且具有性别差异的免疫细胞类型（androgen-associated sex-biased immune cell type，AASB-immune cell type）。有趣的是，绝大多数雄激素所正向调控的AASB-immune cell type是髓系免疫细胞，包括嗜中性粒细胞和巨噬细胞，而受雄激素负向调控的AASB-immune cell type均是淋巴系免疫细胞，提示了雄激素在调控不同免疫应答中具有不同功能。在AASB-immune cell type中，研究人员注意到ILC2的比例在雌性小鼠中较高、添加雄激素后则降低、去除雄激素后则升高，且该表型在多个器官之间具有保守性。此外， ILC2在主要免疫细胞类型中具有最高的雄激素受体（androgen receptor，AR）表达水平，这也为雄激素直接作用于ILC2提供了分子基础（图3）。图3. 雄激素调控性别差异的细胞基础研究人员基于构建的单细胞图谱对UK Biobank数据集中的性别差异性疾病与细胞类型进行了关联分析，鉴定了这些疾病的潜在细胞靶标。性别差异性疾病的潜在致病基因表现出了MHC分子的显著富集，提示了MHC分子在性别差异性疾病中的重要角色。研究人员发现雄激素能够在多种器官和细胞中调控MHC分子的表达水平，比如雄激素可以在脾脏的巨噬细胞中显著上调H2-Ab1的表达水平。值得一提的是，近期的两项研究表明雄激素通路抑制剂可以显著改善结肠癌对于抗PD-L1和黑色素瘤对于靶向BRAF/MEK的治疗响应3,4。这些发现进一步为通过靶向雄激素信号通路治疗性别差异性疾病提供了理论支撑（图4）。图4. 雄激素与性别差异性疾病的关联分析综上，本研究系统性证明了雄激素在性别差异中扮演着重要角色，并深入解析了雄激素调控性别差异的分子和细胞基础，鉴定了雄激素对于免疫分子和免疫细胞的重要调控作用，为理解性别差异性疾病的发生发展机制和靶向雄激素信号通路的潜在临床应用提供了重要理论基础。分子细胞卓越中心副研究员李飞、北京大学博士后邢旭东、分子细胞卓越中心博士后靳琪琪、北京大学博士后王湘铭、分子细胞卓越中心博士研究生戴鹏飞和韩铭为该论文共同第一作者。北京大学白凡教授、分子细胞卓越中心高栋研究员、分子细胞卓越中心陈洛南研究员、深圳湾实验室于晨研究员为该论文共同通讯作者。这项工作获得了国家自然科学基金、科技部、中国科学院、北京市和上海市的基金支持，也得到了腾讯科学探索奖的支持。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07291-6原文链接：https://www.bio.pku.edu.cn/homes/Index/news_cont/22/17049.html1. Mauvais-Jarvis, F. et al. Sex and gender: modifiers of health, disease, and medicine. Lancet 396, 565-582, doi:10.1016/S0140-6736(20)31561-0 (2020).2. Khramtsova, E. A., Davis, L. K. & Stranger, B. E. The role of sex in the genomics of human complex traits. Nat Rev Genet 20, 173-190, doi:10.1038/s41576-018-0083-1 (2019).3. Vellano, C. P. et al. Androgen receptor blockade promotes response to BRAF/MEK-targeted therapy. Nature 606, 797-803, doi:10.1038/s41586-022-04833-8 (2022).4. Yang, C. et al. Androgen receptor-mediated CD8(+) T cell stemness programs drive sex differences in antitumor immunity. Immunity 55, 1-16, doi:10.1016/j.immuni.2022.05.012 (2022).本文仅用于学术分享，转载请注明出处。若有侵权，请联系微信：bioonSir 删除或修改！

来源：药渡撰文：balabala     编辑：维他命靶向蛋白降解技术利用真核细胞内固有的两大蛋白降解系统——泛素-蛋白酶体系统（UPS）和溶酶体途径，实现了多种疾病相关蛋白的靶向降解，正引领着下一代小分子药物的发展方向。近年来，研究人员围绕上述问题积极探索，开发了多维度的靶向蛋白降解技术。本文将盘点从2023年至今的靶向蛋白降解的新型策略，以供读者参考。1基于纳米平台的靶向蛋白降解迄今为止，许多基于邻近效应的双功能分子已经被开发用于靶向调控生物大分子中，如靶向蛋白质泛素化/磷酸化、靶向RNA降解等等。它们在分别接近两个目标分子后将其拉近，从而形成复合物而发挥下游功能。但这些双功能分子往往是一价的，需要经过复杂耗时的筛选和优化。SM-PROTAC纳米平台2023年3月，北京大学深圳研究生院李子刚/尹丰团队开发了一种基于“分裂-混合”的纳米平台，并将其命名为split-and-mixPROTAC(SM-PROTAC)（图1），他们将能够自组装的核心单体分别与PROTAC中的两个组件（靶蛋白招募模块和E3连接酶招募模块）融合，以不同的比例将二者结合，再通过一些表征方法筛选二者的最佳比例，同时该纳米平台的多价性质也保证了目的蛋白的降解效果。之后，研究人员通过对一系列靶点的成功降解，证明了SM-PROTAC可以通过连接目标蛋白配体和E3连接酶配体实现快速的靶标蛋白降解以及配方优化。同时，该平台还具有极强的应用潜力，可以扩展到任何生物分子，包括DNA、RNA、蛋白质和其他生物分子的功能调控，如磷酸化/去磷酸化、泛素化、靶向降解、表观遗传学等。图1. 基于“分裂和混合”的SM-PROTAC模型示意图[1]LipoSM-PROTAC纳米自调节平台但是基于肽的SM-PROTAC的低药效，限制了其在生物医学领域的进一步发展。因此，迫切需要开发一种更有效的用于生物医学应用的PROTAC纳米平台。由于脂质体具有易于配制、自动组装和高负载运输的特性。研究人员将SM-PROTAC与脂质体结合，从而提出了一种基于脂质体的分合（Split-and-Mix）纳米自调节平台(LipoSM-PROTAC)（图2C），并对其进行了生物学表征和验证。研究发现，LipoSM-PROTAC系统具有叶酸选择性降解靶标蛋白的功能。且研究人员以雌激素受体蛋白（ERɑ）为模型，通过体外实验验证发现该体系具有显著降解ERɑ蛋白的效果。与基于肽的SM-PROTAC相比，LipoSM-PROTAC系统可以以更低的浓度达到治疗效果，并为临床转化提供了机会。总体而言，基于LipoSM的平台显示出更高的药物功效，这为PROTAC和其他生物分子调控提供了潜在的应用前景。图2. 基于脂质体的分合(Split-and-Mix)纳米自调节平台(LipoSM-PROTAC)模型示意图[2]2针对特定细胞器内蛋白的靶向蛋白降解目前，真核细胞中所有的靶向蛋白质稳定（TPD）都依赖于泛素蛋白酶体或溶酶体系统，因此对缺乏蛋白酶体和溶酶体的膜细胞器中的靶蛋白（如线粒体）无能为力。杭州医学研究所的方晓红团队设计并开发了一种线粒体蛋白酶靶向嵌合体（MtPTAC），用于实现线粒体基质中蛋白的靶向降解（图3）。MtPTAC是一种双功能小分子，一端与线粒体酪蛋白水解蛋白酶P（ClpP）结合，另一端与靶蛋白结合，MtPTAC激活了ClpP的水解酶活性，同时使目标蛋白与ClpP靠近，进而水解掉靶蛋白。研究人员以线粒体RNA聚合酶（POLRMT）为靶蛋白，在体内和体外均展示了MtPTAC强大的蛋白水解能力和抗肿瘤应用前景。这是第一个模块化设计的能够特异性水解线粒体内靶蛋白的TPD。图3. 线粒体蛋白酶靶向嵌合体(MtPTAC)模型示意图[3]3可逆的蛋白靶向降解嵌合体对于传统的PROTAC分子而言，其使用的过程中往往会表现出钩状效应，即当PROTAC分子的浓度达到某一特定值后，进一步增加其浓度反而会降低靶蛋白的降解效率，而这一效应也在一定程度上限制了PROTAC分子在活体和临床研究中的应用。基于这一背景，佛罗里达大学的Thomas Kodadek教授和来自康奈尔大学的Francis Barany教授团队提出了一种自组装蛋白降解靶向嵌合体（SAPTAC）的设计策略（图4），将PROTAC分子拆分为与靶蛋白和E3泛素连接酶结合的两部分（用于实现可逆耦合的“X和Y”），如果在平衡状态下，存在大量未连接的目标蛋白和E3连接酶配体，这些低分子量分子可以比稳定连接的PROTAC更有效地渗透细胞/组织。在渗透细胞后，目标蛋白和E3连接酶之间将形成共价可逆结构，引向关键的三元复合物，触发目标蛋白的多泛素化和随后的蛋白酶体介导的破坏，从而实现消除钩状效应。图4. 自组装蛋白降解靶向嵌合体(SAPTAC)模型示意图[4]4基于非传统降解途径的靶向蛋白质降解在哺乳动物受到多种刺激后，可激活早期基因（IEG），IEG介导生长因子、神经元和免疫刺激的转录反应，编码Fos、EGR和NR4A家族的转录因子，促进迟发反应基因（LRG）的转表达，介导细胞对刺激作出响应。而LRG具有细胞反应特异性，在对首次刺激的适应性反应中至关重要，IEG mRNA在首次刺激后的几分钟内积累，一旦翻译，它们的蛋白质会迅速降解，从而出现蛋白质瞬时爆发式表达，促使细胞对各种刺激产生适当的反应。尽管IEG的转录机制得到了很好的研究，但IEG蛋白的降解机制仍然是个谜。为了表征IEG蛋白的降解机制，Michael E. Greenberg和Stephen J. Elledge团队通过全局蛋白质稳定性分析（GPS）系统来测定IEG蛋白质的稳定性，并进行全基因组CRISPR-Cas9筛选，以寻找那些调节IEG蛋白稳定性的基因（图2）。他们发现，midnolin蛋白是哺乳动物中一种未被充分表征的蛋白质，它的过表达促进c-Fos、FosB、EGR1和NR4A1等多种IEG蛋白的蛋白酶体降解，抑制蛋白酶体的活性而不是抑制泛素化酶的活性可抑制IEG蛋白降解，表明IEG蛋白降解依赖于midnolin和蛋白酶体，而不是泛素化降解途径。midnolin-蛋白酶体途径可能代表了蛋白酶体绕过经典泛素化途径，以实现核蛋白选择性降解的一般机制。图5. midnolin-蛋白酶体途径独立于泛素化降解许多核蛋白[5]O-糖基化是真核生物中最普遍的糖基化形式。在多种类型的O-糖基化蛋白中，最突出的是黏蛋白（mucins），它主要由上皮细胞分泌，在一系列类型的肿瘤细胞中表达，并通过调节蛋白稳定性诱导各种致癌信号分子促进肿瘤进展。黏蛋白酶StcE是一种选择性切割黏蛋白的蛋白酶。StcE可以选择性地从生物样品中去除黏液结构域糖蛋白，并将其切割成片段，便于分析。StcE对黏蛋白表现出基于肽和聚糖的选择性。斯坦福大学的Carolyn R. Bertozzi教授团队通过纳米抗体将StcE酶靶向到癌细胞表面，并通过酶工程化改造降低StcE酶的酶活性，从而仅在癌细胞表面富集的情况下完成降解过程，避免误伤健康细胞的黏蛋白，具有肿瘤治疗的前景（图6）。图6. ColabFold (Methods)62预测的纳米体-黏液酶偶联物的结构[6]5通过分子内二价胶进行靶向降解IBG1是专利报道的一个类PROTAC的降解剂，其是由BET抑制剂JQ1和DCAF15的芳基磺酰胺配体E7820连接而成，能够在多个细胞系中诱导BRD4的高效降解。实验结果表明，IBG1诱导的BRD4降解依赖于蛋白酶体途径，但与DCAF15无关。英国邓迪大学的Ciulli团队与奥地利科学院CeMM分子医学研究中心的Winter团队通过研究IBG1分子对BRD4的靶向降解机制，揭示了IBG1是一种分子内二价胶水，并发现了一种新型的靶蛋白降解模式，即小分子同时顺式（cis）结合靶蛋白的两个相邻结构域，靶蛋白构象的变化使其粘连到E3连接酶上，与一般的PROTAC等反式（trans）蛋白-连接酶结合有着本质的区别。这种两个结构域的分子内二聚化修饰蛋白质表面并调节蛋白-蛋白相互作用的方法，是一种高效靶向蛋白质降解的新策略（图7），为药理学的发展提供了新的设计方向。图7. 传统的一价胶和二价PROTACs与分子内二价胶分子识别模式的示意图模型[7]参考文献：1.Targeted Biomolecule Regulation Platform: A Split-and-Mix PROTAC Approach2.Selective Protein of Interest Degradation through the Split-and-Mix Liposome Proteolysis Targeting Chimera Approach3.Mitochondrial Protease Targeting Chimeras for Mitochondrial Matrix Protein Degradation4.Reversible Assembly of Proteolysis Targeting Chimeras5.The midnolin-proteasome pathway catches proteins for ubiquitination-independent degradation6.Design of a mucin-selective protease for targeted degradation of cancer-associated mucins7.Targeted protein degradation via intramolecular bivalent glues*声明：本文仅是介绍医药疾病领域研究进展或简述研究概况或分享医药相关讯息，并非也不会进行治疗或诊断方案推荐，也不对相关投资构成任何建议。内容如有疏漏，欢迎沟通指出！利润飙升408.11%！微芯生物“两驾马车”驱动，研发之路高歌猛进这十款药物，今年有望获FDA批准！舒沃哲上市四个月卖9128 万，迪哲医药做对了什么？