Igκ基因双增强子作用模式及其对B细胞抗体产生的调控

Gene expression is regulated by specific enhancer elements. Using a double knock-out (DKO) mouse model, we previously proved that two enhancers, E3＇ and Ed, are essential for triggering immunoglobulin kappa (Igκ) gene expression. Recently, we successfully established a conditional DKO mouse model in which the two enhancers are deleted in mature B cell stage, but are intact in B linage progenitors in the early developmental stages. Preliminary results show that mature B cells in conditional DKO mice continue expressing Igκ in the absence of enhancers, suggesting that an active state of gene has been established by the enhancers during the initiation of gene expression. In this project, we plan to study the role of two enhancers in somatic hypermutation (SHM) of the Igκ gene in germinal center B cells, and the high level expression of Igκ gene in plasma cells using the novel mouse models. We propose that in the peripheral, the enhancers are not required for continued Igκ gene; instead they change their function and orchestrate the SHM in germinal center cells and high level expression in plasma cells. Taken together, we will test a model of enhancer's function termed as functional transition and epigenetics memory and its regulatory effect on antibody generation of B cells in order to provide new ideas in the preparation of high-titer, high-affinity antibodies.

基因表达总是受到增强子的特异性调控，在前期的研究中，我们通过构建基因敲除小鼠，证实了E3＇和Ed是免疫球蛋白轻链（Igκ）基因的必要增强子。我们进一步构建了成熟B细胞阶段的条件性双增强子敲除小鼠，证实E3＇和Ed是触发Igκ基因记忆性表达的关键。利用这些模型，在本课题中我们将通过验证Igk基因双增强子E3＇和Ed从早期触发Igκ基因基础性表达，转变为在生发中心内诱导体细胞高频突变，随后其功能又转变为促进浆细胞中Igκ高表达，分析其在B细胞不同分化阶段中对抗体产生的作用，以证实我们提出的Igκ基因双增强子具有功能转变和介导表遗传记忆这一作用模式及其对抗体产生的调控，为探索制备高滴度、高亲和力抗体提供新的思路。

免疫球蛋白基因的重排和表达受其增强子和与这些增强子结合的激活或抑制增强子活性的转录因子所调控，免疫球蛋白k（igk）基因座有三种重要的增强因子：Ei、E3’和Ed。转录因子YY1可能通过调节其增强子和启动子的相互作用影响B细胞发育过程中多种基因的表达。本研究发现YY1可以结合在E3’增强子上并通过表遗传修饰的方式抑制在B淋巴瘤细胞株中Igk的表达；敲低YY1能增加Igk的表达，这与E2A表达及其与E3’增强子的结合水平的增加有关。此外，在生发中心B细胞和浆细胞中，YY1的表达与IgK表达水平相反，这意味着YY1可能通过Igk表达的瞬时衰减促进生发中心B细胞的抗体的亲和力成熟。. 在伯基特淋巴瘤（BL）中，经常会出现促癌基因C-Myc位点与免疫球蛋白基因位点之间的易位，两种Igk增强子，即内含子增强子（Ei）和3’增强子（E3’），对于易位到Igk位点的C-Myc的高表达是必不可少的，C-Myc的过度表达促进了BL的进展。然而，在BL中调控Igk增强子活性的转录因子和机制尚不完全清楚。此外，免疫球蛋白的异常表达在多种肿瘤中都有报道，表明免疫球蛋白的表达失控可能有助于BL的发展。本研究发现，在BL细胞株raji细胞中Igk E3’增强子可以促进C-Myc启动子的活化，活化后的C-Myc通过ERK通路调节Igk E 3’增强子相关转录因子E2A的活性。过表达C-Myc可增强Igk增强子活性及Igk表达的增加。敲低Myc或用Myc抑制剂处理可降低Igk增强子的活性和Igk基因的表达。其机制是Myc通过JNK途径诱导转录因子c-fos和c-fos/c-jun的磷酸化，c-jun/c-fos招募到Ei和E3’的Ap-1结合位点，激活了增强子的活性并上调了Igk的表达。JNK通路的中断可持续抑制AP-1向增强子的募集，从而抑制了BL细胞的Igk表达和肿瘤发生。我们的研究提示Myc在BL细胞中的致癌活性部分依赖于其诱导的Igk表达，而靶向JNK途径可能为抑制BL的进展提供一种独特的策略。