《SCIENCE ADVANCES》：CBX7 functions as a methylation-dependent inducer of gene transcription and regulator of cytosolic signaling in lymphoid cells
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本文聚焦于多梳抑制复合体成员CBX7在哮喘发病中的作用机制，解决其传统认为的转录抑制功能与在免疫细胞中可能发挥的激活作用之间的认知矛盾。研究者通过小鼠模型、患者细胞及分子生物学技术，发现CBX7在淋巴细胞中可形成甲基化依赖的转录和信号复合体，正向调控2型细胞因子产生和ERK1/2信号通路，从而驱动哮喘发生。该研究揭示了一种全新的甲基化驱动的炎症调控范式，为哮喘等炎症性疾病提供了新的潜在治疗靶点。
在生命科学的复杂世界中，许多蛋白质如同拥有双重身份的“特工”，在细胞的不同情境下执行着看似相反的任务。Chromobox protein-7 (CBX7) 就是这样一位充满“矛盾”的角色。长久以来，它被认为是多梳抑制复合体1 (Polycomb repressor complex-1, PRC1) 的核心成员，以其“甲基化阅读器”（methyl reader）的身份，识别并结合到组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化修饰（H3K27me3）上，进而招募其他PRC1成员，导致染色质压缩和基因沉默。它在干细胞自我更新、组织修复等过程中扮演着重要角色，在某些癌症中甚至被视为癌基因。然而，越来越多的线索显示，PRC家族的成员在特定情境下可能“改旗易帜”，从沉默者转变为激活者。那么，在至关重要的免疫应答领域，尤其是在2型炎症和过敏性哮喘这类全球性的健康问题中，CBX7究竟扮演着怎样的角色？是维持着传统的“镇压者”身份，还是摇身一变，成为了驱动炎症的“煽动者”？这构成了一个悬而未决的科学谜题。
为了揭开CBX7在免疫系统中的真实面纱，一项发表在《SCIENCE ADVANCES》上的研究进行了系统而深入的探索。这项研究出人意料地发现，CBX7在淋巴细胞中并非一个单纯的转录抑制因子，而是能够根据细胞状态，在细胞核和细胞质中组织形成两种功能迥异的甲基化依赖复合体，从而在基因转录和信号转导两个层面，充当了过敏性哮喘的关键驱动者。这一发现不仅颠覆了人们对CBX7功能的传统认知，更揭示了一种全新的、由甲基化驱动的炎症调控范式，为理解哮喘等免疫性疾病的发病机制以及开发新的治疗策略开辟了全新的道路。
研究者们综合运用了多种关键技术方法来验证他们的发现。在细胞和分子水平，他们采用了染色质免疫共沉淀 (ChIP) 来分析CBX7与基因启动子的结合，通过免疫共沉淀 (Co-IP) 和Western blotting来验证蛋白质间的相互作用，并利用免疫荧光和共聚焦显微镜观察蛋白质的亚细胞定位。在功能研究层面，他们使用了CBX7特异性小分子抑制剂 (MS37452)、短发夹RNA (shRNA) 敲低技术以及条件性基因敲除小鼠，在体外和体内评估CBX7功能缺失对细胞因子产生和信号通路的影响。研究还涉及了来自哮喘患者和疾病对照的外周血单个核细胞 (PBMCs)、支气管肺泡灌洗液 (BAL) 细胞以及哮喘患者的气道活检样本，进行了流式细胞术 (FCM)、酶联免疫吸附试验 (ELISA) 和免疫组化分析。此外，研究者构建了两种不同的过敏性哮喘小鼠模型，并通过RNA测序 (RNA-seq) 在全基因组范围内分析了CBX7缺失对T细胞转录组的影响。
研究结果
CBX7调节淋巴细胞的细胞因子产生
研究人员首先发现，CBX7是一个过敏原诱导基因，其在哮喘患者PBMCs中的表达上调。通过使用CBX7抑制剂MS37452、shRNA敲低CBX7，以及在Cbx7-/-小鼠中进行实验，他们一致证明CBX7对于小鼠和哮喘患者淋巴细胞产生2型细胞因子（如IL-4、IL-5、IL-13）是必需的。抑制或敲除CBX7能显著降低这些细胞因子的表达。
CBX7抑制剂在先天淋巴细胞依赖性哮喘模型中消除过敏原诱导的气道高反应性和2型炎症
在野生型小鼠和缺乏T、B淋巴细胞的Rag1-/-小鼠中，给予CBX7抑制剂能够显著减轻由链格孢属过敏原诱导的气道高反应性、肺部炎症、粘液分泌、嗜酸性粒细胞浸润以及肺内ILC2s产生IL-5和IL-13的能力。这表明功能性CBX7是ILC2驱动的气道高反应性和2型炎症所必需的。
Cbx7基因敲除在联合ILC和T细胞哮喘模型中消除2型炎症
Cbx7-/-小鼠在过敏原诱导的哮喘模型中表现出显著减轻的气道高反应性、嗜酸性粒细胞炎症、粘液产生和气道重塑。无论是肺内的CD4+T细胞还是ILC2s，其产生IL-5和IL-13的能力都大幅下降。过继转移实验进一步证实，CD4+T细胞自身固有的CBX7缺陷足以损害2型细胞因子的产生、嗜酸性炎症和气道高反应性。
CBX7直接结合细胞因子基因的启动子和调控区域
染色质免疫共沉淀分析表明，在活化的CD4+T细胞中，CBX7直接结合到IL4、IL5、IL13、GATA3、IFNG等基因的近端启动子区，以及2型基因簇的保守非编码序列 (CNS) 和IL17基因上。这些区域同时具有H3K4me3（转录激活标记）和H3K27me3（转录抑制标记）的“二价”染色质特征，表明CBX7可能作用于处于“待命”状态的基因。
CBX7与转录激活因子选择性相互作用
在淋巴细胞中，CBX7与转录激活因子如RNA聚合酶II (Pol-II)、乙酰化的P300（一种组蛋白乙酰转移酶）以及酪蛋白激酶2α (CK2-α) 发生相互作用。这种相互作用具有细胞类型特异性，在上皮细胞中并未观察到。
CBX7和MEK2相互作用并相互调节
CBX7与促分裂原活化蛋白激酶激酶1/2 (MEK1/2) 在细胞核内发生物理相互作用和共定位，并相互正向调节。MEK抑制剂曲美替尼 (trametinib) 能减弱CBX7与P300和Pol-II的相互作用。
CBX7在T细胞受体连接后转位至细胞质
T细胞受体 (TCR) 刺激后，部分CBX7从细胞核转位到细胞质，并与MEK2在胞质中共定位。
CBX7调控ERK1/2 MAPK信号通路
Cbx7-/-的CD4+T细胞以及经CBX7抑制剂处理的人T细胞，其细胞外信号调节激酶1/2 (ERK1/2) 的活化磷酸化水平显著降低。上游的c-Raf和MEK1/2的磷酸化也受损，表明CBX7对ERK1/2信号通路具有正向调控作用。
CBX7是MEK2和c-Raf形成甲基化依赖分子复合体所必需的
研究发现MEK2和c-Raf在淋巴细胞中被甲基化。CBX7作为甲基阅读器，与甲基化的c-Raf和MEK2结合，并与CK2-α相互作用，从而稳定了ERK1/2信号小体 (signalosome)。使用EZH2甲基转移酶抑制剂GSK503抑制甲基化，能破坏CBX7与MEK2的共定位。在Cbx7-/-T细胞中，c-Raf、MEK2和CK2-α之间的相互作用减弱。
CBX7缺失导致T细胞全基因组范围的转录丢失和获得
RNA测序分析显示，在Cbx7-/-CD4+T细胞中，有大量基因表达下调，其中包括关键的细胞因子 (IL13, IL4, IL2, IFNG)、趋化因子和信号分子。通路富集分析表明，与哮喘、TH1和TH2细胞分化、TCR信号等相关的通路被下调。这从全基因组水平证实了CBX7作为基因转录诱导因子的功能。
研究结论与意义
这项研究系统地阐明了CBX7在过敏性哮喘中的创新性机制。总结而言，CBX7在淋巴细胞中扮演了双重角色：在细胞核内，它结合在2型细胞因子等炎症基因的二价染色质区域，通过招募Pol-II、乙酰化P300和CK2-α等转录激活因子，发挥基因转录诱导剂的作用；在细胞质中，TCR激活促使CBX7转位，并作为分子支架，通过其甲基阅读能力识别并结合甲基化的c-Raf和MEK2，同时招募CK2-α，从而组装并稳定ERK1/2信号小体，增强和维持ERK1/2信号传导。活化的ERK1/2又可进入核内，形成一个正反馈环，进一步放大基因转录。这种甲基化依赖的复合体形成和功能，是淋巴细胞特异性的。在两项不同的哮喘小鼠模型中，无论是药物抑制还是基因敲除CBX7，都能有效减轻2型炎症和气道高反应性。
该研究的核心意义在于建立了一个前所未有的新范式：即CBX7生成的甲基化依赖性信号复合体调控炎症。它打破了CBX7乃至部分PRC蛋白仅为转录抑制因子的传统观点，展示了表观调控蛋白如何通过灵活的细胞定位和相互作用，在转录和信号转导两个根本性细胞过程中扮演核心组织者角色。从转化医学角度看，该研究不仅深化了对哮喘，特别是2型炎症发病机制的分子水平理解，更重要的是，它验证了CBX7抑制剂MS37452在临床前模型中的有效性，为将CBX7作为治疗哮喘及其他免疫炎症性疾病的新靶点，并推动其抑制剂进入临床试验，奠定了坚实的理论基础和实验依据。
