刘小龙研究员Cell Res发表免疫新文章

　　

生物通报道  来自中科院上海生命科学研究院的研究人员在新研究中证实，RAG1介导的组蛋白H3泛素化是V(D)J重组的必要条件。这一研究发现发表在1月9日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。

论文的通讯作者是中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所的刘小龙（Xiaolong Liu）研究员。近年来，刘博士在免疫T细胞的分化成熟及其功能作用等领域开展研究，在Nat Immunol, J Exp Med, PNAS, EMBO J等国内外学术期刊上发表研究论文40多篇。

先天性免疫是人类免疫系统抗感染的第一道防线。在脊椎动物中，适应性免疫在防范病原体中起重要作用，其依赖于产生各种类型的可溶性膜结合抗原受体，而这些抗原受体表达在T、B细胞表面。免疫球蛋白（Ig）和T细胞受体（TCR）的可变区域是一些基因片段编码。免疫多样性的实现依赖于Ig和TCR可变区的V(D)J基因重排，这被称作为V(D)J重组。

V(D)J重组是由位于每个编码基因片段两端的重组信号序列（RSS）介导。该序列是由高度保守的具有回文结构的七聚体和富含A+T的九聚体及它们中间相对不保守的间隔序列（12或23bp）组成。

V(D)J重组过程可人为地划分为两个阶段：位点特异性识别及切割；断裂末端的重接。RSS处的切割产生双链断裂（DSB）。已证实有若干基因参与了V(D)J重组过程，其中包括重组激活基因RAG1和RAG2。两者相隔8bp，且几乎全部的编码序列和3’2UTS都包含在一个单一的外显子中。RAG1和RAG2蛋白都是淋巴细胞特异性因子，为淋巴细胞发育和V(D)J重组所必需，二者缺一不可。

RAG1的核心区域具有催化重组反应的能力，但直到现在对于RAG1非核心区域的功能仍不是很清楚。在核心RAG1基因敲入（knock-in）小鼠中V(D)J重组受损表明了，非核心RAG1提高了重组的效率和准确性，而有相当多的淋巴细胞可以成熟，表明了非核心RAG1是基本重组活动的必要条件。此外，在携带着RAG1非核心区域突变（包括环指结构域中保守半胱氨酸残基突变，RAG1C328Y）的一些Omenn综合征（OS）患者中，几乎无法检测到T淋巴细胞和B淋巴细胞。非核心RAG1内部突变引起的严重淋巴细胞发育缺陷提出了有关非核心RAG1调节V(D)J重组的关键问题。

以往针对RAG1环指结构域的一些研究揭示，E3泛素连接酶丧失活性与附加体底物（episomal substrates）的V(D)J重组减少有关。组蛋白H3近期被确定为是RAG1环指结构域的一个泛素化底物，表明染色质介导调控了V(D)J重组（延伸阅读：Science：表观遗传的跨代传递 ）。

在这篇文章中，作者们报告称他们构建出了携带RAG1环指保守半胱氨酸残基突变(C325Y)的小鼠模型(RAG1KI/KI小鼠)，这一C325Y突变对应OS患者的RAG1C328Y突变。研究人员发现V(D)J重组在切割阶段遭到严重破坏，并且伴随着伴随着组蛋白H3单泛素化减少。当他们利用不同的底物来比较RAG1C325Y和野生型RAG1的切割能力时，发现RAG1C325Y无法特异性地催化染色质化的底物重组。进一步的分析表明，组蛋白H3通过与RAG1 N末端的218个氨基酸相互作用招募了RAG1，但随后也限制了它对RSSs的切割能力。

这些研究数据提供了证据，证实环指结构域介导的组蛋白H3泛素化触动了RAG1释放，使得它能够进入到切割阶段。这些结果表明了RAG1环指结构域介导的组蛋白H3泛素化是RAG1催化染色体V(D)J重组的必要条件。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

RAG1-mediated ubiquitylation of histone H3 is required for chromosomal V(D)J recombination

RAG1 and RAG2 proteins are key components in V(D)J recombination. The core region of RAG1 is capable of catalyzing the recombination reaction; however, the biological function of non-core RAG1 remains largely unknown. Here, we show that in a murine-model carrying the RAG1 ring-finger conserved cysteine residue mutation (C325Y), V(D)J recombination was abrogated at the cleavage step, and this effect was accompanied by decreased mono-ubiquitylation of histone H3……

作者简介：

刘小龙

1994年毕业于南昌大学，获有机化学专业学士学位；1999年毕业于中国科学院上海生物化学研究所，获生物化学与分子生物学专业博士学位；1999年至2004年在美国癌症研究所（National Cancer Institute, NIH）接受博士后训练，从事细胞免疫学研究。2004年入选中国科学院****并聘为研究员；2009年入选国家杰出青年科学基金获得者。近年来，在免疫T细胞的分化成熟及其功能作用等领域开展研究，在Nat Immunol, J Exp Med, PNAS, EMBO J等国内外学术期刊上发表了40多篇研究论文。2008年获得明治乳业生命科学奖；2009年获得第十一届中国青年科技奖；2010年评为中科院优秀研究生指导教师；2011年评为全国优秀博士学位论文指导教师；2012年获得A-IMBN Research Young Investigators Award，担任Cell Research和Cellular & Molecular Immunology等学术期刊的编委；任中国生物化学与分子生物学会副理事长，秘书长。

研究方向：免疫细胞分化与功能