B细胞特异性转录延伸因子ELL3调控B细胞活化和抗体产生的分子机制研究

Antibodies are the most important effector molecules of the adaptive immune system. Insufficient or excess production of antibodies can lead to immunodeficiencies or autoimmune diseases, respectively. We have found that the RNA polymerase II elongation factor ELL3 is selectively and highly expressed in B cells and that ELL3 plays an essential role in T-dependent antibody production. This project aims to clarify the molecular mechanisms by which ELL3 regulates B cell activation and antibody production. Preliminary results indicated that c-Fos was upregulated in GC B cells of Ell3-/- mice, suggesting that ELL3 may regulate B cell activation through c-Fos. Additional in vitro studies revealed that ELL3 suppressed CD40-mediated c-Fos expression. We plan to perform following experiments to uncover the mechanism of ELL3-mediated B cell activation: 1) Elucidate the role of ELL3 in B cell survival, proliferation and apoptosis during T-B interaction; 2）Clarify that ELL3 directly regulates c-Fos transcription by ChIP assay; 3) Verify that ELL3 regulates B cell activation, GC formation and antibody production by establishing Ell3 and c-Fos double deficient mice. This highly original basic research has potential therapeutic applications in various immunological disorders associated with altered antibody production.

我们课题组首次发现RNA聚合酶Ⅱ（PolⅡ）转录延伸因子ELL3在B细胞中特异性高表达，且ELL3在B细胞T依赖性抗体产生过程中发挥了重要作用。本项目拟对ELL3调控B细胞活化及抗体产生的分子机制进行深入研究。前期结果显示Ell3-/-小鼠生发中心（GC）B细胞c-Fos表达显著升高，提示ELL3可能通过调控c-Fos表达来调控B细胞活化。体外实验进一步提示ELL3抑制CD40介导的c-Fos表达。本项目围绕ELL3是否通过c-Fos调控CD40信号通路，继而介导GC形成这一研究主旨，拟做以下研究: 1）分析ELL3对T-B细胞相互作用过程中的B细胞生存、增殖及凋亡的影响，以及ELL3对CD40信号通路的调控；2）通过ChIP实验，进一步验证c-Fos是ELL3的作用靶点；3）构建Ell3和B细胞特异性c-Fos双敲除小鼠，进一步证明ELL3通过c-Fos调控TD免疫应答。

T-依赖性（T-D）免疫应答通过形成生发中心（GC），产生抗原特异性及发生类别转换的抗体，高效清除外来抗原，是体液免疫应答的重要组成部分。在该项目中我们首次发现RNA聚合酶Ⅱ转录延伸因子ELL3在B细胞中特异性高表达，且通过构建Ell3-/-小鼠，我们发现ELL3缺失不影响T非依赖性（T-I）免疫应答，但在T-D免疫应答中会导致抗体产生显著降低。T-D免疫应答中关键且特异的过程是B细胞依赖于T细胞激活形成生发中心，进一步检测发现Ell3-/-小鼠T-D免疫应答中GC显著减小。为探索ELL3促进GC形成和抗体产生的机制，我们进行了以下实验：1）分析ELL3对T-B细胞相互作用的影响:通过抗原提呈实验和检测B细胞表面共刺激分子的表达，发现ELL3缺失不降低T-B细胞之间的相互作用。2）分析ELL3对T-B细胞相互作用过程中的B细胞生存、增殖及凋亡的影响:发现ELL3缺失不降低F(ab)2 αIgM刺激后的B细胞的生存；给予CD40L或CD40L+F(ab)2αIgM刺激后再给予αFas诱导凋亡，发现ELL3不影响B细胞的凋亡；ELL3缺失不降低F(ab)2αIgM刺激后的B细胞增殖，但会降低CD40L刺激后的B细胞增殖。3）分析ELL3对AID表达及其功能的影响：发现ELL3不影响GC B细胞AID表达及类别转换，但ELL3缺失会使GC B细胞突变频率降低，我们分析认为是由于B细胞分裂次数降低后间接引起。为进一步揭示ELL3调控GC反应中B细胞增殖的分子机制，我们通过RNA测序发现ELL3敲除导致c-Fos表达升高。已有研究显示c-Fos transgenic小鼠给予抗原免疫后不能形成正常的生发中心。我们通过ChIP实验进一步证实ELL3可直接与c-Fos基因的3’端结合，调控c-Fos的转录。综上，ELL3通过抑制c-Fos转录促进T-B相互作用后CD40L刺激的B细胞增殖，从而促进GC反应和抗体产生。GC反应异常会导致抗体缺陷疾病、自身免疫性疾病以及B细胞淋巴瘤等多种恶性疾病，ELL3调控B细胞生发中心反应和抗体产生机制的阐明，将为此类疾病的治疗提供新的靶点。