B细胞受体刺激通过增强DNA修复机制来抑制类别转换重组（class switch recombination）

《DNA Repair》：B cell receptor stimulation inhibits class switch recombination through elevated DNA repair

抗体多样性源于AID介导的DNA尿嘧啶积累，启动体细胞高突变和类别转换重组（CSR）。CSR需平衡AID的突变与UNG的修复，抗IgM与LPS共刺激通过加速细胞周期进程使UNG快速上调，清除尿嘧啶，抑制CSR。分隔符：

　　

罗伯特·W·莫尔（Robert W. Maul）|朗达·L·麦克弗莱德（Rhonda L. McFleder）|曹铮（Zheng Cao）|达雷尔·D·诺顿（Darrell D. Norton）|贾娜·里达尼（Jana Ridani）|菲利普·巴尔布列斯库（Philip Barbulescu）|阿尔贝托·马丁（Alberto Martin）|哈维尔·M·迪诺亚（Javier M. Di Noia）|帕特里夏·J·吉尔哈特（Patricia J. Gearhart）

美国国立卫生研究院（NIH）国家老龄化研究所分子生物学与免疫学实验室，马里兰州巴尔的摩市 21224

摘要

B细胞中的抗体多样性源于激活诱导脱氨酶（AID）的活性，该酶会在免疫球蛋白基因座的DNA中引入尿嘧啶。尿嘧啶的存在会引发一系列突变事件，导致体细胞高突变和类别转换重组（CSR）。为了产生CSR，尿嘧啶会被尿嘧啶DNA糖基化酶（UNG）从DNA中去除，从而形成无碱基位点，随后该位点会转变为双链断裂，并促进与另一个恒定基因的重组。虽然经典模型认为当IgM受体结合抗原时B细胞会被激活，但体外用抗IgM刺激细胞并不足以引发CSR。实际上，当抗IgM与脂多糖（LPS）共同作用时，会对CSR产生强烈的抑制作用。为了确定抗IgM抑制CSR的机制，我们研究了CSR所需的两个关键成分：AID和UNG。在抗IgM和LPS的刺激下，AID被表达并招募到免疫球蛋白基因座，同时UNG的水平升高，阻止了尿嘧啶的积累。我们还发现UNG表达的增加与细胞周期有关，因为抗IgM的存在使细胞更快进入S期。因此，为了有效进行CSR，AID诱导的尿嘧啶必须在进入S期之前积累到足够水平，以便为UNG和内切酶提供更多的底物来生成突变性链断裂。如果细胞分裂过早发生（如抗IgM和LPS联合刺激的情况），UNG会迅速上调并清除尿嘧啶，从而导致DNA修复，从而减少CSR的发生。

章节摘录

引言

B细胞表达多种配体受体，这些受体可以促进细胞激活。这些受体包括[1] B细胞受体（BCR），它是细胞特有的膜结合抗体分子；[2] CD40受体，对B细胞与T细胞的相互作用至关重要；以及[3] 霍尔样受体，它们能够结合微生物细胞和病毒产生的保守分子（例如脂多糖[LPS]）。在激活过程中，B细胞会上调激活诱导脱氨酶（AID），从而启动两个突变过程

小鼠

C57BL/6JN小鼠来自查尔斯河国家老龄化研究所的动物群体。AID-GFP小鼠（C57BL/6-Tg(Aicda/EGFP)1Rcas/J）由蒙特利尔临床研究所维护。Ung^-/-小鼠（B6;129P2-Ung^tm1Tld）和Aid^-/-小鼠分别由H. Krokan（挪威科技大学）和T. Honjo（京都大学）提供。这两种小鼠都被回交到C57BL/6JN背景中，并由国家老龄化研究所维护。

B细胞受体刺激可抑制LPS诱导的CSR而不改变AID的表达

先前的研究表明，用抗IgM刺激B细胞BCR可以在LPS刺激后抑制IgG1和IgE的CSR [5]、[6]。然而，这种信号传导机制如何减少CSR仍不清楚。有研究提出，在刺激后24小时和48小时AID表达延迟会抑制类别转换 [6]；但这一现象并未得到一致观察 [5]。为了解释这一机制，我们在有无抗IgM的情况下，用LPS和IL4刺激纯化的幼稚B细胞。正如预期的那样，抗IgM的存在确实抑制了CSR的发生

讨论

类别转换重组是抗体多样性的关键组成部分。为了有效进行类别转换，B细胞必须平衡突变酶AID和DNA修复酶UNG。在LPS和IL4的刺激下，B细胞在第1天会上调AID的表达，以促进Sμ区域的尿嘧啶积累 [11]。我们认为，在这个早期阶段，当AID表达水平较低时，UNG的水平必须保持较低，以便尿嘧啶能够在DNA链的两端积累，然后再启动修复过程。

CRediT作者贡献声明

菲利普·巴尔布列斯库（Philip Barbulescu）：研究工作、数据分析。 贾娜·里达尼（Jana Ridani）：研究工作、数据分析。 达雷尔·D·诺顿（Darrell D. Norton）：研究工作、数据分析。 曹铮（Zheng Cao）：方法学设计、研究工作、数据分析。 朗达·L·麦克弗莱德（Rhonda L. McFleder）：方法学设计、研究工作、数据分析、概念构建。 罗伯特·W·莫尔（Robert W. Maul）：论文撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、方法学设计、研究工作、数据分析、概念构建。 帕特里夏·J·吉尔哈特（Patricia J. Gearhart）：论文撰写、审稿

利益冲突声明

罗伯特·W·莫尔（Robert W. Maul）——“我没有任何需要声明的利益关系”

朗达·L·麦克弗莱德（Rhonda L. McFleder）——“我没有任何需要声明的利益关系”

曹铮（Zheng Cao）——“我没有任何需要声明的利益关系”

达雷尔·D·诺顿（Darrell D. Norton）——“我没有任何需要声明的利益关系”

贾娜·里达尼（Jana Ridani）——“我没有任何需要声明的利益关系”

菲利普·巴尔布列斯库（Philip Barbulescu）——“我没有任何需要声明的利益关系”

阿尔贝托·马丁（Alberto Martin）——“我没有任何需要声明的利益关系”

哈维尔·M·迪诺亚（Javier M. Di Noia）——“我没有任何需要声明的利益关系”

帕特里夏·J·吉尔哈特（Patricia J. Gearhart）——“我没有任何需要声明的利益关系”

致谢

我们感谢Michel Nussenzweig提供IgK-AID小鼠的脾脏。本研究部分得到了美国国立卫生研究院（NIH，项目编号AG000714，资助人P.J.G.）和加拿大卫生研究院（项目编号PJT-497331，资助人J.M.D.N.；项目编号PJT-180269，资助人A.M.）的支持。NIH作者们的贡献属于美国政府的工作成果。本文中的发现和结论仅代表作者个人观点，不一定反映政府或机构的官方立场。