TDRD3通过调控Klf2依赖性Treg分化与功能以调节免疫耐受的作用机制研究

《SCIENCE ADVANCES》：TDRD3, a Tudor domain-containing protein, regulates Klf2-dependent Treg differentiation and function to modulate immune tolerance

本研究针对免疫耐受关键调节因子——诱导性调节性T细胞(iTreg)分化机制不明的科学问题，开展了Tudor结构域蛋白TDRD3调控iTreg分化的功能与机制研究。研究人员通过构建Treg特异性敲除小鼠模型，结合体外分化实验、过继转移模型和转录组分析，发现TDRD3通过被FOXO1招募至Klf2启动子区域，以甲基化依赖的方式激活Klf2表达，从而调控iTreg分化与功能。该研究揭示了甲基化阅读器蛋白在免疫耐受调控中的新机制，为自身免疫疾病治疗提供了潜在靶点。

　　

在免疫系统精密调控的网络中，调节性T细胞(T_reg)犹如维持自身耐受的"和平卫士"，其功能异常会导致自身免疫疾病的发生。然而，这些"卫士"的生成途径存在明显差异：胸腺来源的T_reg(胸腺T_reg)在胸腺中发育成熟，而外周诱导的T_reg(iT_reg)则由 na?ve CD4⁺T细胞在转化生长因子-β(TGF-β)等因子诱导下分化形成。尽管iT_reg在维持外周耐受和治疗自身免疫疾病方面具有巨大潜力，但其分化的分子机制尚未完全阐明。

蛋白质精氨酸甲基化是一种重要的翻译后修饰，在转录调控中发挥关键作用。Tudor结构域蛋白3(TDRD3)作为甲基化精氨酸阅读器，能够识别并结合甲基化的精氨酸残基，将甲基化信号传递至转录机器。虽然TDRD3在转录调控和基因组稳定性中的作用已有报道，但其在免疫系统，特别是在T_reg生物学中的功能尚属未知。

为了回答这一问题，研究人员在《SCIENCE ADVANCES》上发表了最新研究成果，系统揭示了TDRD3通过调控Klf2依赖性T_reg分化与功能以调节免疫耐受的作用机制。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：通过构建T_reg特异性基因敲除小鼠模型(Tdrd3^fl/fl/Foxp3^YFP-Cre)开展体内功能研究；利用流式细胞术分析细胞分化和表型；采用RNA测序(RNA-seq)进行转录组分析；通过染色质免疫沉淀(ChIP)和荧光素酶报告基因实验研究转录调控机制；运用免疫共沉淀技术验证蛋白质相互作用；建立实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)和结肠炎模型评估免疫应答。

TDRD3是胸腺T_reg发育非必需但对iT_reg分化起关键作用

研究人员首先构建了T_reg特异性Tdrd3敲除小鼠模型(Tdrd3^fl/fl/Foxp3^YFP-Cre)，证实了TDRD3在CD4⁺YFP⁺T_reg中的特异性缺失。有趣的是，虽然胸腺T_reg的发育不受影响，但TGF-β诱导的iT_reg分化却显著受损。这一发现提示TDRD3在两类T_reg发育中具有差异性功能，为理解T_reg异质性提供了新视角。

TDRD3对iT_reg体内分化及免疫调节至关重要

通过过继转移实验，研究人员发现Tdrd3缺陷的na?ve CD4⁺T细胞在Rag1^-/-受体小鼠中分化为Foxp3⁺T_reg的能力显著降低。在口服耐受模型中，OVA特异性iT_reg在肠道相关淋巴组织中的诱导也明显受损。更重要的是，在EAE模型中，Tdrd3缺陷小鼠表现出更严重的疾病症状，伴随中枢神经系统中T_reg频率降低和炎症性CD4⁺T细胞增加。这些结果证实TDRD3是iT_reg体内分化和免疫耐受维持的必要因子。

TDRD3是iT_reg抑制功能所必需但对胸腺T_reg非必需

功能研究表明，Tdrd3缺陷的iT_reg在体外抑制CD4⁺T细胞增殖的能力显著受损。在结肠炎模型中，这些iT_reg也无法有效保护受体小鼠免于疾病发生。与此形成鲜明对比的是，胸腺来源的T_reg无论基因型如何均表现出正常的抑制功能。这一发现进一步强调了TDRD3在iT_reg特异性通路中的独特作用。

年老Tdrd3^fl/fl/Foxp3^YFP-Cre小鼠发生自身炎症

随着年龄增长，T_reg特异性Tdrd3敲除小鼠出现自发性自身炎症表现，包括体重减轻、脾肿大以及肺、肝和结肠中的淋巴细胞浸润。这些小鼠的CD4⁺T细胞中炎症性IFN-γ⁺细胞比例增加，而脾脏和淋巴结中T_reg频率代偿性升高，反映了机体试图控制炎症的努力。这一发现将TDRD3功能与年龄相关的免疫失调联系起来，为理解自身免疫疾病的发病机制提供了新线索。

TDRD3介导的Klf2上调对iT_reg分化和功能至关重要

机制上，RNA-seq分析显示Klf2是TDRD3调控的关键下游靶基因。Klf2蛋白在iT_reg诱导过程中表达上调，而这一过程在Tdrd3缺陷细胞中受损。更重要的是，强制表达Klf2能够挽救Tdrd3缺陷CD4⁺T细胞的iT_reg分化和抑制功能，在体外和结肠炎模型中均表现出完整的保护能力。这些结果确立了TDRD3-Klf2轴在iT_reg生物学中的核心地位。

FOXO1招募TDRD3刺激Klf2表达

进一步机制研究表明，TDRD3通过其Tudor结构域与转录因子FOXO1发生甲基化依赖性相互作用。ChIP实验证实TDRD3结合在Klf2启动子近端区域，而CRISPR-Cas9介导的这些区域的缺失损害了iT_reg分化。值得注意的是，FOXO1的精氨酸甲基化突变或甲基转移酶抑制剂处理均破坏了TDRD3-FOXO1相互作用和Klf2启动子活性。这些发现揭示了精氨酸甲基化阅读器TDRD3通过识别甲基化FOXO1而激活Klf2转录的精密调控机制。

本研究系统阐明了TDRD3在iT_reg分化和功能中的关键作用，揭示了其通过FOXO1-Klf2轴调控免疫耐受的新机制。不同于胸腺T_reg，iT_reg特异性依赖TDRD3的这一发现为理解T_reg异质性提供了重要见解。从转化医学角度看，调控TDRD3活性可能成为自身免疫疾病和癌症免疫治疗的新策略。特别是近期开发的TDRD3抑制剂为临床干预提供了潜在工具。该研究不仅深化了对甲基化阅读器蛋白在免疫调控中作用的理解，也为精准免疫调节治疗开辟了新途径。