假尿嘧啶修饰对巨噬细胞功能调控的研究

Pseudouridylation is the most abundant and widespread type of RNA epigenetic modification in living organisms, however, the biological role of pseudouridylation remains poorly understood especially in the immune system. Here, we show that pseudouridine synthases are enriched in macrophages. And LPS stimulation could enhance the gene expression of pseudouridine synthases in Bone Marrow Derived Macrophage. Besides, comparing with wild type cell line, deletion of the indicated pseudouridine synthases gene in RAW 264.7 macrophages cell line will decrease the expression of pro-inflammatory cytokines and the amount of mRNAs associated with immune responses upon LPS challenge, implying that pseudouridylation is important to regulate the function of macrophages. So our scientific question is: what is the effect and mechanism of pseudouridine synthases in the regulation of macrophages homeostasis and function. First, we will clarify which pseudouridine synthase is critical for macrophages homeostasis and function; second, we will study how pseudouridine synthase regulates macrophages homeostasis and function. Our work will shed new insights into the role of pseudouridylation modification in regulating macrophages homeostasis and funtion, and provide important clue for macrophages immunotherapy.

假尿嘧啶修饰是自然界丰度最高，分布最广的RNA表观遗传修饰，但是假尿嘧啶修饰对机体的生理作用尤其是免疫系统功能的影响仍不清楚。我们的前期研究发现，巨噬细胞中假尿嘧啶合成酶相关基因优势富集，并且LPS处理骨髓来源巨噬细胞可上调细胞中假尿嘧啶合成酶基因的表达。假尿嘧啶合成酶缺陷的RAW 264.7巨噬细胞系在接受LPS刺激时会较野生细胞系减少促炎性细胞因子分泌，且伴随多种免疫应答相关mRNA的表达降低。这些研究结果提示我们：mRNA上的假尿嘧啶修饰对巨噬细胞功能具有重要的调控作用。因此，我们提出科学问题：假尿嘧啶修饰是否参与调控巨噬细胞稳态和功能的发挥，其潜在机制是什么？项目拟从两个层面来研究：首先鉴定调控巨噬细胞稳态的假尿嘧啶合成酶；其次阐明假尿嘧啶合成酶调控巨噬细胞稳态的分子机制。该研究有望首次揭示假尿嘧啶修饰对巨噬细胞稳态和功能调控的机制，对靶向干预巨噬细胞免疫具有重要指导意义。

假尿嘧啶修饰是自然界丰度最高，分布最广的RNA表观遗传修饰，但是假尿嘧啶修饰对机体的生理作用尤其是免疫系统功能的影响仍不清楚。我们的前期研究发现，巨噬细胞中假尿嘧啶合成酶相关基因优势富集，并且LPS处理骨髓来源巨噬细胞可下调细胞中假尿嘧啶合成酶基因的表达，提示假尿嘧啶修饰对巨噬细胞功能可能具有重要调控作用。我们通过数据库分析发现PUS1和PUS3在不同组织的巨噬细胞以及BMDM中相较于PUS7表达更高，体外验证LPS和MC38 DNA刺激模拟的M1极化条件可以促进BMDM中PUS3相关基因的下调表达。随后利用巨噬细胞中的PUS3条件性敲除小鼠开展体内研究发现，PUS3的条件性缺失并不会改变稳态下各种免疫细胞亚群的组成，但会显著增强机体的抗肿瘤功能，这一过程依赖于削弱肿瘤中M2型巨噬细胞功能。进一步的机制研究，发现PUS3可能通过促进SMAD2/3的翻译而不是转录从而促进M2的功能极化。该研究有望揭示假尿嘧啶修饰对巨噬细胞功能调控的机制，对靶向干预PUS3以调控巨噬细胞免疫增强抗肿瘤功能具有重要理论指导意义及临床应用价值。在等待PUS3条件性敲除小鼠构建间隙，我们也同期开展m6A 和m1A 修饰对T细胞功能调控的研究，发现m6A 去甲基化酶ALKBH5在T细胞介导的炎症和自身免疫病中可以促进CD4+ T细胞在自身免疫性疾病中的致病性，围绕ALKBH5为潜在靶点去干预及调控T细胞功能为未来临床治疗多发性硬化症提供新的理论基础和防治手段；此外，我们也发现m1A58合成酶TRMT61A的缺失会显著降低T细胞在激活后早期应激基因的翻译效率，导致CD4+ T细胞快速扩增受阻，这一过程部分依赖于对转录因子MYC的翻译调控，并鉴定出TRMT61A介导的tRNA-m1A58修饰可作为CD4+ T细胞增殖调控的新型“翻译检查点”，将为临床上开发以CAR-T为代表的细胞治疗用于改造CD4+ T细胞功能提供一种新的RNA表观遗传调控策略。