ilבחר
הבית / יֶדַע / תוכן

יֶדַע

הרגולטור האפיגנטי המקושר X UTX שולט על הבדלי מין פנימיים של תא NK

Dec 27, 2023

תוצאות הזיהום הנגיפי הן מוטות למין, כאשר גברים בדרך כלל רגישים יותר מנשים. באופן פרדוקסלי, מספר תאי הרוצח הטבעי האנטי-ויראלי (NK) גדל אצל גברים. אנו מדגימים שבעוד שמספר תאי NK גדל בעכברים זכרים, הם מציגים ירידה בתפקוד האפקטור בהשוואה לנקבות בעכברים ובבני אדם. הבדלים אלה לא היו תלויים רק בהורמונים הגונדאליים, מכיוון שהם נמשכו בעכברים שעברו גונדקטום. Kdm6a (המקודד לחלבון UTX), מווסת אפיגנטי שבורח מאינאקטיבציה של X, היה נמוך יותר בתאי NK זכרים, בעוד שחסר UTX מהותי בתאי NK בעכברים נקבות הגדיל את מספר תאי ה-NK והפחית את תגובות האפקטור. יתר על כן, עכברים עם חוסר UTX מהותי בתאי NK הראו קטלניות מוגברת ל-cytomegalovirus עכבר. ניתוח מולטי-omics אינטגרטיבי חשף תפקיד קריטי עבור UTX בוויסות נגישות הכרומטין וביטוי גנים קריטיים להומאוסטזיס של תאי NK ולתפקוד האפקטור. יחד, נתונים אלה מרמזים על UTX כגורם מולקולרי קריטי להבדלים בין המינים בתאי NK.

הבדלים בין המינים שנשמרו מבחינה אבולוציונית קיימים בתגובות חיסוניות מולדות וסתגלניות1,2. בעוד שזכרים פחות רגישים לאוטאימוניות, הם גם מגלים תגובה חיסונית אנטי-ויראלית פחות חזקה מאשר נקבות. לדוגמה, לזכרים יש נטל ציטומגלווירוס אנושי (HCMV) גבוה יותר לאחר הדבקה, דבר המצביע על רגישות מוגברת לאיומים ויראליים4. זה הומחש לאחרונה גם במהלך מגיפת מחלת הקורונה 2019 (COVID-19), שבה ההטיה הגברית החזקה למחלות קשות הונחה לשקף הבדלים בין המינים בתגובות החיסון5. מחקרים מרובים בבני אדם ועכברים דיווחו לאחרונה על הבדלים בהפצת תאי חיסון ו/או בתפקוד אצל זכרים לעומת נקבות6,7. עם זאת, הבסיס המולקולרי להבדלים הללו, והמנגנונים שבאמצעותם הבדלים אלה משפיעים על תוצאות המחלה, עדיין לא מובנים. הבדלים בין המינים ביונקים מוגדרים לא רק על ידי הורמוני גונדה שונים אלא גם על ידי מינון כרומוזומי המין1. ביטוי של תת-קבוצה של גנים מקושרים X, למשל, גבוה יותר אצל נקבות (XX) מאשר בזכרים (XY)8. בעוד שנקבות עוברות השבתה אקראית של כרומוזום X (XCI) כדי לשמור על רמות דומות של ביטוי חלבון מקושר X בין המינים, XCI אינו שלם, כאשר 3-7% מהגנים של כרומוזום X בורחים מחוסר הפעלה בעכברים ו-20-30% נמלטים מחוסר הפעלה ב בני אדם8,9. ככזה, רמות דיפרנציאליות של ביטוי גנים מקושר X בנקבות לעומת זכרים נקשרו להבדלים בין המינים במגוון רחב של מצבים, כולל מומים בצינור העצבי10 ומחלות אוטואימוניות11,12. בתור לימפוציטים מולדים מסוג 1 במחזור, תאי NK משמשים כקו הגנה מוקדם מפני בני משפחת נגיף הרפס13. החשיבות של תאי NK בחסינות אנטי-ויראלית מומחשת בחולים עם מספר תאי NK או תפקוד לקוי, הרגישים מאוד לזיהום על ידי נגיפי הרפס כגון HCMV ו- Epstein-Barr virus14. בעכברים, תאי NK נדרשים לבקרת ציטומגלווירוס עכברים (MCMV) וזיהומים ויראליים אחרים15. לעכברים עם מחסור גנטי בתפקוד תאי NK או אובדן מספר תאי NK יש עלייה משמעותית בטיטרים ויראליים ובתמותה בעקבות זיהום MCMV15-18. לפיכך, תאי NK הם קריטיים בחסינות אנטי-ויראלית הן בעכברים והן בבני אדם.

Desert ginseng-Improve immunity (9)

cistanche tubulosa- לשפר את המערכת החיסונית

בהתחשב בתפקוד האנטי-ויראלי החזק של תאי NK, לכן זה היה בלתי צפוי שזכרים הרגישים לווירוס מציגים מספר גבוה יותר של תאי NK6,7. מעבר למספרי תאי NK, תכונות אחרות של תאי NK דו-מורפי מינית שלא הוערכו בעבר עשויות להסביר את ההבדלים בין המינים במהלך זיהום ויראלי. אנו מדגימים שבעוד שתאי NK זכרים מציגים כושר תאי משופר בעכברים, הם מראים ירידה בתפקוד המשפיע בעכברים ובבני אדם. ההטיות המיניות הללו בהרכב ובתפקוד תאי NK לא נבעו לחלוטין מהבדלים הורמונליים, מכיוון שהן נמשכו בעכברים שעברו גונדקטום. באמצעות בדיקת ביטוי דיפרנציאלית, זיהינו את הרגולטור האפיגנטי המקושר X ואת ה-XCI Escapee UTX הידוע, שהתבטא ברמות נמוכות משמעותית בתאי NK זכרים של עכברים וגם בבני אדם. UTX ויסתה גם את כושר תאי ה-NK וגם את תפקוד האפקטור באופן תלוי מינון, מכיוון שחוסר ספיקה של UTX בתאי NK נשיים היה מספיק כדי להגדיל את מספר תאי NK תוך פגיעה בייצור ציטוקינים ובציטוטוקסיות. תאי NK נקבה חסרי UTX הציגו התמדה מוגברת in vivo ועמידות לאפופטוזיס ex vivo, כמו גם רגישות מוגברת לזיהום MCMV. השפעות אלו היו בלתי תלויות בפעילות ה-demethylase הפנימית של UTX, שכן מספר תאי NK וייצור אינטרפרון (IFN) לא השתנו בעכברים המבטאים מוטנט UTX 'מת' מ-demethylase. ניתוח אינטגרטיבי באמצעות המבחן לכרומטין נגיש לטרנספוזאז באמצעות רצף (ATAC-seq), רצף RNA בתפזורת (RNA-seq), ואנטי-UTX CUT&Tag (Cleavage Under Targets and Tagmentation Assay) של סוג פראי (WT) ו-UTX- תאי NK חסרים חשפו תפקיד קריטי עבור UTX בוויסות הביטוי של לוקוסים גנים המעורבים בכושר תאי NK ובתגובות האפקטור. הממצאים שלנו מזהים UTX כמניע עיקרי להבדלים בין המינים בהומאוסטזיס של תאי NK ובתפקוד האפקטור באמצעות אפנון בלתי תלוי ב-demethylase של ביטוי גנים.

Desert ginseng-Improve immunity (23)

cistanche tubulosa- לשפר את המערכת החיסונית

לחץ כאן לצפייה במוצרי Cistanche Enhance Immunity

【בקש עוד】 דוא"ל:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

תוצאות

דימורפיזם מיני של NK אינו תלוי בהורמוני המין הגונדאליים

חקירה עדכנית שבדקה טחול של עכברי C57BL/6 דיווחה על מספר מוגבר של תאי NK בזכרים לעומת נקבות19. בהתאם לנתונים אלו, ראינו שתאי NK בטחול (המזוהים כ-CD3− TCR − NK1.1+; נתונים מורחבים איור 1a) גדלים בתדירות (איור 1a,b) ובמספרים מוחלטים (איור 1c) ) בעכברי C57BL/6 זכרים בהשוואה לנקבות. ממצאים אלה מצביעים על כך שמאפיינים מיניים דו-מורפיים אחרים מעבר למספר תאי NK עשויים להסביר את הרגישות הגברית לזיהומים ויראליים. בתגובה לזיהום ויראלי, תאי NK חיוניים לייצור מוקדם של ציטוקינים פרו-דלקתיים, במיוחד IFN- 20-22. כדי לבדוק אם קיימים הבדלי מין בתפקוד מהותי של תאי NK, השווינו ייצור ציטוקינים של אפקטור בתאי NK מבודדים מעכברים נקבות לעומת זכרים לשעבר. גירוי עם הציטוקינים הפרו-דלקתיים interleukin (IL)-12 ו-IL-15 הביא לייצור נמוך יותר של IFN- על ידי תאי NK זכרים (איור 1d,e ונתונים מורחבים איור 1b). תוצאות דומות נצפו בתגובה ל-IL-12 ו-IL-18 (נתונים מורחבים איור 1c,d), מה שמצביע על פגם בהתאמה בהיענות תאי NK זכר לגירוי ציטוקינים. בנוסף, תאי NK אנושיים (TCR − CD3− CD56+) שבודדו מתאי דם חד-גרעיניים (PBMCs) שהופעלו עם תאי לוקמיה IL-12 ו-K562 הביאו לאחוז נמוך יותר של IFN- + (איור 1f ונתונים מורחבים איור 1e) ו-IFN- עוצמת הקרינה הממוצעת (MFI; איור 1g) בתאי NK זכר לעומת נקבה. לפיכך, למרות שמספר תאי NK גדל, ייצור ציטוקינים משפיעים של תאי NK זכרים מופחת בעקביות הן בעכברים והן בבני אדם בתגובה לציטוקינים פרו-דלקתיים הנגרמים במהלך זיהום ויראלי.

מין נקבה או זכר מבוסס על שילוב של הורמונים גונדאליים (לדוגמה, אסטרוגנים או אנדרוגנים) וכרומוזומי מין (לדוגמה, 46XX או 46XY)1. מחקרים קודמים הדגימו את ההשפעות הישירות של הורמונים הגונדאליים בוויסות של ייצור IFN על ידי תאי NK23, אך עדיין ייתכן שניתן לייחס הבדלי מין של תאי NK גם לגורמים פנימיים של התא. כדי לזהות השפעות מתווכות הורמוני מין, בדקנו את השפע והתפקוד של תאי NK בעכברים שעברו גונדקטום. כריתת גונדקטומיה לא הצליחה לבטל את ההבדלים בין המינים בתדירות תאי NK (איור 1h ונתונים מורחבים איור 1f), מספרים מוחלטים (איור 1i) וייצור חלבון IFN- בתגובה לגירוי ציטוקינים (איור 1j,k ואיור נתונים מורחבים. 1g), המצביע על כך שהורמונים הגונדאליים אינם אחראים בלעדי להבדלים בין המינים בתאי NK. בעוד שלתת-קבוצות של התבגרות של תאי NK שזוהו על ידי ביטוי CD11b ו-CD27 יש יכולות דיפרנציאליות להישרדות ולתפקוד אפקטור24, תאי NK בטחול שמקורם ב-WT או בעכברים נקבות וזכרים שעברו גונדקטומיה לא הציגו הבדלים משמעותיים בתדירות של תת-קבוצות התבגרות של תאי NK (תמונה מורחבת .1h–k). תוצאות אלו הצביעו על כך שהטיות המין שנצפו במספר תאי NK ובתפקוד האפקטור אינן נובעות ממצבי התבגרות דיפרנציאליים. לפיכך, שיערנו שמינון כרומוזומי מין עשוי לתרום לשפע ותפקוד דיפרנציאלי של תאי NK בין המינים.

Desert ginseng-Improve immunity (3)

cistanche tubulosa- לשפר את המערכת החיסונית

UTX בורח מאינאקטיבציה של X ומתבטא יותר אצל נשים

בעוד ש-46XX נקבות עוברות XCI כדי לשלוט במינונים של גנים הקשורים ל-X, תת-קבוצה של גנים בורחת מ-XCI (נקראת XCI escapees), וכתוצאה מכך לעיתים קרובות ביטוי גבוה יותר אצל נקבות בהשוואה לגברים25,26. לפיכך, ביטוי מוגבר של בריחת XCI בנקבות בהשוואה לזכרים עשוי לתווך הבדלי מין בתאי NK. בעוד גנים שונים בורחים מהשבתת X בבני אדם ועכברים, חמישה גנים (XIST, DDX3X, KDM6A, EIF2S3, KDM5C) זוהו בעבר כבורחי XCI בשניהם27. XIST לא נכלל בניתוח נוסף מכיוון שהוא אינו מתבטא בתאי זכר בשל תפקידו הידוע ב-XCI בתאים נשיים1. כל ארבעת הגנים הנותרים היו מווסתים משמעותית בתאי NK זכר לעומת נקבה, הן בבני אדם (איור 2a) והן בעכברים (איור 2b). רמות התעתיק של Kdm6a (המקודד UTX) הציגו את הביטוי הדימורפי ביותר מבחינה מינית בתאי NK של בני אדם ועכברים (איור 2a,b). תאי NK זכרים ביטאו גם רמות חלבון UTX נמוכות יותר בהשוואה לתאי NK נקבות בעכברים (איור 2c,d). הבדלים אלה ברמות תמליל Kdm6a ורמות חלבון UTX נמשכו גם בעכברים שעברו גונדקטום (איור 2e-g) וגם בעכברים של Four Core Genotypes (FCG) (נתונים מורחבים איור 2a) שבהם משלים כרומוזומי מין (XX או XY) מנותק מ איבר מין גונדאלי (שחלות או אשכים)28. נתונים אלה מצביעים על כך שרמות הביטוי של Kdm6a (UTX) מוטות למין בתאי NK ומוכתבות בעיקר על ידי מינון כרומוזום X ולא הורמונים גונדאליים.

UTX מדכא כושר תאי NK

כדי לקבוע אם UTX מתווך את הבדלי המין שנצפו בתאי NK, יצרנו סדרה של עכברים עם אובדן תלוי מינון של UTX. ראשית, יצרנו עכברים נקבות עם מחיקה הטרוזיגטית של UTX בתאי NK (Kdm6afl/WT Ncr1Cre+, להלן UTXHet; טבלה נתונים משלימים 1) כדי לחקות את העותק הבודד של UTX המתבטא בזכרים. אישרנו ביטוי דומה של חלבון UTX של תאי NK בין נקבות UTXHet ועכברי WT (Kdm6afl/y Ncr1Cre-) זכרים (תמונה מורחבת איור 2b). עכברי UTXHet נקבות הציגו מספר תאי NK בטחול דומים בהשוואה ל-WT זכר (איור 3a,b), ושניהם הציגו מספר מוגבר של תאי NK בהשוואה ל-WT נקבה. לא נצפו הבדלים משמעותיים בהבשלה על ידי ביטוי CD11b ו-CD27 בין תאי NK מנקבות WT, זכרים WT ועכברי UTXHet נקבות (נתונים מורחבים איור 2c). לפיכך, אובדן עותק אחד של UTX היה מספיק כדי להגדיל את מספר תאי NK באופן בלתי תלוי בהבשלה. לאחר מכן הפקנו עכברים עם מחיקה הומוזיגוטית של UTX (Kdm6afl/flNcr1Cre+, להלן UTXNKD; טבלה של נתונים משלימים 1), וכתוצאה מכך אובדן שני העותקים של UTX בתאי NK. ביטוי חלבון UTX היה נמוך משמעותית בתאי UTXNKD NK נשיים בהשוואה לתאי WT NK נשיים על ידי ציטומטריית זרימה (איור מורחב נתונים 2b), וכן נמוך יותר בהשוואה לתאי NK עם עותק UTX בודד (כלומר, WT זכר ו- UTXHet נקבה ). היעדר חלבון UTX בגודל החזוי (180 kD) בתאי UTXNKD נשיים בהשוואה לתאי WT NK אושר על ידי כתם מערבי (נתונים מורחבים איור 2d). תדרים של תאי NK ומספרים מוחלטים עלו עם ירידה במספר עותק UTX (איור 3c,d ונתונים מורחבים איור 3a). נתונים אלה משליכים את UTX בוויסות תדירות תאי NK ומספרים מוחלטים באופן תלוי מינון.

Fig. 1 | Sex differences in IFN-γ production and NK cell numbers are independent of gonadal hormones. a–c, Representative dot plots (a), frequency (b), and absolute numbers (c) of splenic NK cells (CD3− TCRβ− NK1.1+ ) in female and male C57BL/6 mice (n = 15 per group). d,e, Percentage IFN-γ+ (d) and normalized IFN-γ MFI (e) of total splenic NK cells from female versus male mice cultured with no treatment (NT) or IL-15 (50 ng ml−1) and IL-12 (20 ng ml−1) for 4 h, normalized to MFI of female IL-15/IL-12 treatment (n = 8 per group). f,g, Percentage IFN-γ+ (f) and normalized IFN-γ MFI (g) of CD3− CD56+ female (n = 6) and male (n = 7) human NK cells cultured and stimulated with 10 ng ml−1 of IL-12 for 16 h in the presence of K562 cells, normalized to MFI of female IL-12 treatment. h, i, Frequency (h) and absolute numbers (i) of splenic NK cells in gonadectomized female and male mice (n = 18 per group). j,k, Percentage IFN-γ+ (j) and normalized IFN-γ MFI (k) of total splenic NK cells isolated from gonadectomized female and male mice and cultured with NT or IL-15 (50 ng ml−1) and IL-12 (20 ng ml−1) for 4 h (n = 12 per group). Data are representative of 2–4 independent experiments. Samples were compared using a two-tailed unpaired Student's t-test and data points are presented as individual mice with the mean ± s.e.m. (*P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001; ****P < 0.0001). Specific P values are as follows: b = 0.0002; c = 0.006; d = 0.0036; e = 0.0013; f = 0.04; g = 0.03; h < 0.0001; i = 0.0006; j = 0.0234; k = 0.0019.

איור 1|הבדלי מין בייצור IFN ומספר תאי NK אינם תלויים בהורמונים הגונדאליים. a–c, חלקות נקודות מייצגות (a), תדירות (b) ומספרים מוחלטים (c) של תאי NK בטחול (CD3− TCR − NK1.1+ ) בעכברי נקבות וזכרים C57BL/6 (n { {7}} לקבוצה). d,e, אחוז IFN- + (d) ו-IFN-MFI מנורמל (e) של סך תאי NK בטחול מעכברים נקבות לעומת זכרים בתרבית ללא טיפול (NT) או IL{{10} } (50 ng ml−1) ו-IL-12 (20 ng ml−1) למשך 4 שעות, מנורמל ל-MFI של IL-15/IL{ נקבה טיפול {18}} (n=8 לכל קבוצה). f,g, אחוז IFN{{20}} (f) ו-IFN-MFI מנורמל (g) של CD3− CD56+ נקבה (n=6) וזכר (n { {25}}) תאי NK אנושיים שהורבו ועוררו עם 10 ng ml−1 של IL-12 במשך 16 שעות בנוכחות תאי K562, מנורמלים ל-MFI של IL נקבה-12 יַחַס. h, i, תדירות (h) ומספרים מוחלטים (i) של תאי NK בטחול בעכברים נקבות וזכרים שעברו גונדקטום (n=18 לקבוצה). j,k, אחוז IFN- + (j) ו-IFN-MFI מנורמל (k) של סך תאי NK בטחול שבודדו מעכברים נקבות וזכרים שעברו גונדקטומיות והורחו עם NT או IL-15 (50 ng ml- 1) ו-IL-12 (20 ng ml−1) למשך 4 שעות (n=12 לקבוצה). הנתונים מייצגים 2-4 ניסויים עצמאיים. הדגימות הושוו באמצעות מבחן t של Student ללא זוג דו-זנב ונקודות הנתונים מוצגות כעכברים בודדים עם הממוצע ± sem (*P <0.05; **P <0.01; ***P <0.001; ****P < 0.0001). ערכי P ספציפיים הם כדלקמן: b=0.0002; c=0.006; ד=0.0036; ה=0.0013; f=0.04; g=0.03; h < 0.0001; i=0.0006; j=0.0234; k=0.0019.

כדי להגדיר את המנגנונים העומדים בבסיס מספר תאי ה-NK המוגבר בעכברי UTXNKD (CD45.2+), הופק יחס של 1:1 של עכברים מעורבים במח עצם (mBMC) עם WT (CD45.1+). . שישה שבועות לאחר השחזור, ראינו יתרון תחרותי בולט של תאי UTXNKD (CD45.2+ ) נקבה בהשוואה ל-WT במקבלות נשים (CD451x2) לאחר השתלת מח עצם (תמונה מורחבת 3b,c). בניגוד לתאי NK, תאי T מאותו תורם (UTXNKD, CD45.2+), אשר מספיקים ל-UTX עקב מחיקה ספציפית ל-NK של UTX, הציגו את יחס ההזרקה המקורי (1:1; איור נתונים מורחב .3ב,ג). נתונים אלה מצביעים על כך ש-UTX הדחיק מספרי תאי NK באופן מהותי לתא במהלך הפיתוח. כדי לבדוק אם הפנוטיפ הזה מונע על ידי הבדלים בשגשוג, ניתחנו את סמן חלוקת התא Ki67 בתאי NK בטחול בעכברי WT: UTXNKD mBMC, שהוזרקו ביחס של 4:1 כדי לנרמל את מספר התאים בין הגנוטיפים. באופן פרדוקסלי, תאי UTXNKD NK הציגו תדרים נמוכים יותר של תאי Ki67+ והראו פחות דילול CFSE בתגובה ל-IL-15 (נתונים מורחבים איור 3d,e). תוצאות אלו מצביעות על כך שמספרי תאי ה-NK הגבוהים יותר שנצפו בעכברי UTXNKD לא נבעו משגשוג מוגבר. בהתחשב בתוצאות אלו, שיערנו כי התדירות המוגברת של תאי NK בעכברי UTXNKD (איור 3c,d) עשויה לנבוע מכושר תאי משופר של תאי NK בהיעדר ביטוי UTX. כדי לבדוק אפשרות זו, תאי NK בטחול מובחנים באופן מולד מסוג WT (CD451x2) ו-UTXNKD (CD45.2+) סומנו עם Cell Trace Violet (CTV) והועברו למקבלי WT (CD45.1+ ) בשעה יחס 1:1 (נתונים מורחבים איור 3ו). ביום 7 לאחר ההעברה, האוכלוסייה שהועברה הייתה מוטה לכיוון תאי NK UTXNKD בטחול המקבל (איור 3e,f), מה שהדגים דיכוי UTX מהותי בתא של הומאוסטזיס של תאי NK בוגרים. הבדל זה לא נבע מהתפשטות שונה, מכיוון שדילול CTV על ידי שתי האוכלוסיות שהועברו היה מינימלי ביום 7 לאחר ההעברה (תמונה מורחבת 3g). כדי לבדוק אם UTX דיכא הומאוסטזיס של תאי NK באמצעות ויסות של אפופטוזיס, השווינו ביטוי קספאז 3 מפוצל בתאי NK ממוינים שהודגרו עם IL-15 לבד או עם IL-15 וגורם לגורם אפופטוזיס, Nutlin{{42 }}a29. ביטוי UTX נמוך יותר נמצא בקורלציה עם ירידה בתאי caspase מפוצלים 3+ NK בנוכחות טיפול במינון נמוך של IL-15 ו-Nutlin-3 (איור 3g,h). יתרה מכך, תאי NK זכריים הציגו גם ירידה צנועה אך משמעותית בתדירות של תאי קספסה 3+ NK מבוקע בתגובה ל- Nutlin-3a בהשוואה לתאי NK נקבה, שנמשכו גם בעכברים שעברו גונדקטום (נתונים מורחבים איור 3h–k). יתרה מכך, ויסות של אפופטוזיס של תאי NK והישרדות מסתמך על רמות הביטוי היחסיות של Bcl-2 (גורם אנטי-אפופטוטי)30, אשר יכול להיות מנוגד על ידי Bim (גורם פרו-אפופטוטי)31. תאי UTXNKD NK הראו ביטוי חלבון תוך תאי מוגבר של Bcl-2 ועלייה מתונה ב-Bim (איור 3i,j ו-Extended Data Fig. 3l) בהשוואה לתאי WT NK. זה הביא לעלייה משמעותית ביחס Bcl-2:Bim בתאי UTXNKD NK (איור 3k). תאי NK זכריים גם הציגו עלייה משמעותית ביחס Bcl-2:Bim (איור 3l), שנמשך לאחר כריתת גונדקטומיה (איור 3m). יחד, נתונים אלה מוכיחים ששינוי ברמות UTX עשויות לעמוד בבסיס הבדלים בין המינים בכושר תאי NK באמצעות ויסות של ביטוי Bcl-2.

Fig. 2 | X-linked UTX displays sexually dimorphic gene expression independent of sex hormones.a Normalized expression of XCI escapee genes using DICE database RNA-seq data on sorted NK cells from human females (n = 36) versus males (n = 54) normalized to females. b, Normalized expression of XCI escapee genes by quantitative PCR with reverse transcription (RT–qPCR) in splenic NK cells from female versus male mice (C57BL/6; 8 weeks old, n = 5 per group). Genes are ordered by increasing fold change between females and males from left to right. c,d, Representative histogram (c) and normalized MFI (d) of UTX protein expression in splenic NK cells from naive female versus male mice by flow cytometry, normalized to MFI of female mice (C57BL/6; 8 weeks old; n = 15 per group). e, Relative expression of Kdm6a (UTX) by RT–qPCR of isolated splenic NK cells normalized to females (n = 6 per group). f,g Representative histograms (f) and relative UTX MFI (g) of NK cells by flow cytometry from spleens of gonadectomized female and male mice (n = 6 per group) normalized to female. Samples were compared using unpaired two-tailed Student's t-test and data points are presented as individual mice with the mean ± s.e.m. (*P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001). Specific P values are as follows: a < 0.001; b: Ddx3x = 0.03, Kdm5c = 0.0017, Eif2s3 = 0.0113, Kdm6a = 0.000087; d = 0.003; e = 0.008; g = 0.0029).

איור 2|X-linked UTX מציג ביטוי גנים דימורפי מינית ללא תלות בהורמוני מין. ביטוי מנורמל של גנים נמלטים XCI באמצעות נתונים RNA-seq מסד הנתונים של DICE על תאי NK ממוינים מנשים אנושיות (n=36) לעומת זכרים (n {{4 }}) מנורמל לנקבות. ב, ביטוי מנורמל של גנים נמלטים XCI על ידי PCR כמותי עם שעתוק הפוך (RT-qPCR) בתאי NK בטחול מעכברים נקבות לעומת זכרים (C57BL/6; 8 שבועות, n=5 לקבוצה). גנים מסודרים על ידי הגדלת שינוי הקפל בין נקבות לזכרים משמאל לימין. c,d, היסטוגרמה מייצגת (c) ו-MFI מנורמל (d) של ביטוי חלבון UTX בתאי NK בטחול מעכברים תמימים נקבה לעומת זכר על ידי ציטומטריית זרימה, מנורמל ל-MFI של עכברים נקבות (C57BL/6; בנות 8 שבועות; n { {12}} לכל קבוצה). ה, ביטוי יחסי של Kdm6a (UTX) על ידי RT–qPCR של תאי NK בטחול מבודדים המנורמלים לנקבות (n=6 לקבוצה). f,g היסטוגרמות מייצגות (f) ו-UTX MFI יחסית (g) של תאי NK על ידי ציטומטריית זרימה מטחול של עכברים נקבות וזכרים שעברו גונדקטומי (n=6 לכל קבוצה) מנורמל לנקבה. הדגימות הושוו באמצעות מבחן t של סטודנט דו-זנב בלתי מזווג ונקודות הנתונים מוצגות כעכברים בודדים עם הממוצע ± sem (*P < 0.{{20}}5; **P < 0.01; ***P < 0.001). ערכי P ספציפיים הם כדלקמן: a < 0.001; b: Ddx3x=0.03, Kdm5c=0.0017, Eif2s3 = 0.0113, Kdm6a=0.000087; ד=0.003; ה=0.008; g=0.0029).

UTX משפר את תפקוד תאי NK

מכיוון שתאי NK זכריים הפגינו ייצור IFN- מופחת (איור 1d,e) ללא תלות בהורמונים הגונדאליים (איור 1j,k), הבאנו ביקשנו לקבוע אם הפנוטיפ הזה מווסת על ידי רמות UTX. לאחר גירוי ציטוקינים, התדרים והמספרים האבסולוטיים של תאים מייצרים IFN- - (איור 4a ונתונים מורחבים איור 4a,b) וכן IFN-MFI (איור 4a) היו דומים בין WT זכר ונקבה UTXHet NK תאים. ייצור IFN- על ידי תאי UTXHet NK נשיים היה ביניים בין תאי WT ונקבה UTXNKD NK (איור 4a ונתונים מורחבים איור 4a,b). מגמה זו נצפתה גם על ידי השוואת הצטברות IFN- תאי NK על ידי ELISA (איור 4b). יתרה מכך, תופעה זו לא הייתה ספציפית ל-IFN-, מכיוון שייצור גורם מגרה של מושבה גרנולוציטים-מקרופאגים (GM-CSF), מולקולת אפקטור NK פרו-דלקתית 32, הופחת גם עם ירידה במספר עותק UTX בתאי NK נשיים (איור 4c) ).

בנוסף לייצור ציטוקינים, פעילות ציטוליטית של תאי NK חיונית להגנת אנטי-ויראלית33 ואנטי-גידול34. כדי להעריך את ההבדלים בין המינים בציטוטוקסיות של תאי NK, ביצענו מבחני הרג עם תאי MC38 חסרי MC38 מסוג Major histocompatibility (MHC). ביחס של 4:1 אפקטור: מטרה, תאי WT NK זכרים הציגו תמוגה נמוכה משמעותית של תאי מטרה בהשוואה ל-WT נקבה (איור 4ד), שנמשכה בעכברים שעברו גונדקטום (נתונים מורחבים איור 4c). פגיעה בהרג תאי מטרה על ידי תאי NK זכריים לא נבעה מהבדלים בדה-גרנולציה, מכיוון שרמות CD107a היו דומות בין תאי NK נקבה לזכר (נתונים מורחבים איור 4d,e). עם זאת, זכרים ייצרו רמות נמוכות משמעותית של מולקולות ציטוטוקסיות perforin ו-granzyme B בתגובה לקשירת קולטן IL-15 ואנטי-NK1.1 משפעלת (נתונים מורחבים איור 4d,e). יש לציין, UTXHet ותאי WT NK זכרים הראו יכולת הרג דומה (איור 4ד), שהייתה ביניים בין תאי WT ו-UTXNKD NK נשיים (איור 4ד). יחד, נתונים אלה מצביעים על כך ש-UTX משפר את הציטוטוקסיות של תאי NK באופן תלוי מינון.

Desert ginseng-Improve immunity (2)

cistanche tubulosa- לשפר את המערכת החיסונית

בהתחשב בהשפעות הנצפות של אובדן UTX על תפקוד תאי NK, בדקנו האם עכברי UTXNKD פגיעים יותר לזיהום ויראלי. ייצור מהיר של IFN ו-GM-CSF הוא קריטי לבקרה אנטי-ויראלית בתיווך תאי NK20. באופן מדהים, עכברי UTXNKD נכנעו במהירות לזיהום (n=3/8 שרדו) לאחר אתגר עם מינון תת קטלני של MCMV (איור 4ה). יתרה מכך, תאי NK בטחול חסרי UTX הציגו פגם בולט בייצור IFN- ובייצור גראנזים B בסך תאי NK ביום 1.5 לאחר ההדבקה (איור 4f ו-Extended Data Fig. 4f,g). בנוסף, פגם דומה בייצור IFN- על-ידי UTXNKD נצפה בכל תת-קבוצות ההבשלה (נתונים מורחבים איור 4h), מה שמצביע על UTX בשליטה על ייצור IFN- באופן בלתי תלוי. כדי לאשר אם המינון של ביטוי UTX בתאי NK בוגרים קשור לייצור של IFN- במהלך זיהום ויראלי in vivo, יצרנו עכברים טרנסגניים כדי להשיג מחיקת UTX הניתנת להשראת טמוקסיפן (Kdm6afl/fl Rosa26ERT2CRE+, להלן iUTX-/ -; נתונים משלימים טבלה 1). עכברי mBMC הופקו עם תערובת של 1:1 של WT (CD45.1+) ו-iUTX−/− (CD45.2+) כדי להגביל את מחיקת UTX לתא ההמטופואטי. עכברי WT:iUTX-/- mBMC טופלו בטמוקסיפן מיד לפני ההדבקה ב-MCMV כדי לבטל את ביטוי UTX (איור 4g). IDX−/− (CD45.2+) תאי NK ייצרו פחות IFN- בהשוואה למקביליהם ל-WT (איור 4h ונתונים מורחבים איור 4i). מתן טמוקסיפן בעכברי WT:iUTX-/- mBMC הביא לדרגות דיפרנציאליות של אובדן חלבון UTX והראה מתאם חיובי משמעותי בין רמות UTX תוך תאי וייצור IFN ביום 1.5 לאחר ההדבקה (איור 4i). תוצאות אלו מדגימות שרמות UTX מהותיות בתא בתאי NK בוגרים מווסתות את ייצור מולקולות האפקטור והגנה לאחר מכן מפני זיהום MCMV.

Fig. 3 | UTX suppresses NK cell fitness. a,b, Frequency (F and M WT: n = 12; F UTXHet: n = 16; a) and absolute numbers (F WT: n = 6; M WT: n = 8; F UTXHet: n = 9; b) of NK cells in the spleen of female (F) WT, male (M) WT and F UTXHet mice. c,d, Frequency (WT: n = 12; UTXHet: n = 16; UTXNKD: n = 6; c) and absolute numbers (WT: n = 8; UTXHet: n = 12; UTXNKD: n = 6; d) of NK cells in spleen of F WT, UTXHet and UTXNKD mice. e, Representative contour plots of congenically distinct WT (CD451x2 ) and UTXNKD (CD45.2+ ) NK cells transferred into WT (CD45.1+ ) recipients at a 1:1 ratio before injection (left) and on day 7 after transfer (right). f, Frequency of WT and UTXNKD cells in the spleen of recipient mice before injection and day 7 after transfer (n = 6). g,h, Representative histograms (g) and percentage (h) of cleaved caspase 3+ NK cells of female WT, UTXHet, and UTXNKD mice cultured with IL-15 (5 ng ml−1) and either dimethylsulfoxide (DMSO; F WT: n = 7; F UTXHet: n = 11; F UTXNKD: n = 6) or 2.5 μM Nutlin-3a (F WT: n = 3; F UTXHet: n = 7; F UTXNKD: n = 3) for 24 h. i–k, Normalized Bcl-2 MFI (i), Bim MFI (j), and Bcl-2:Bim MFI ratio (k) in splenic NK cells from female WT and UTXNKD mice (n = 5). l,m, Bcl-2:Bim MFI ratio in splenic NK cells from female WT and male WT mice (n = 6; l) and gonadectomized female and male mice (n = 11; m). Data are representative of 2–4 independent experiments. Samples were compared using ordinary one-way analysis of variance (ANOVA; a–d), two-way ANOVA with Tukey's correction for multiple comparisons (h), or unpaired two-tailed Student's t-test (f, i–m). Data points are individual mice with the mean ± s.e.m. (NS, not significant; *P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001; ****P < 0.0001). Specific P values are as follows: a: F WT versus M WT = 0.0201, M WT versus UTXHet = 0.989, F WT versus UTXHet = 0.0327, WT versus UTXNKD = 0.001; b: F WT versus M WT = 0.0320, M WT versus UTXHet < 0.99, F WT versus UTXHet = 0.0029, WT versus UTXNKD = 0.001; c: WT versus UTXHet = 0.0375, UTXHet versus UTXNKD and WT versus UTXNKD < 0.0001; d: WT versus UTXHet = 0.0191, UTXHet versus UTXNKD = 0.0278, WT versus UTXNKD = 0.001; f: Pre-injection = 0.3304; day 7 = 0.001918; h: DMSO < 0.0001, Nutlin-3a–F WT versus F UTXHet = 0.0048, rest < 0.0001; i < 0.0001; j = 0.0004; k = 0.0025; l = 0.0115; m = 0.0227.

איור 3|UTX מדכא כושר תאי NK. a,b, תדירות (F ו-M WT: n=12; F UTXHet: n=16; a) ומספרים מוחלטים (F WT: n=6; M WT: n {{ 4}}; F UTXHet: n=9; ב) של תאי NK בטחול של עכברים נקבות (F) WT, זכר (M) WT ו-F UTXHet. c,d, תדירות (WT: n=12; UTXHet: n=16; UTXNKD: n=6; ג) ומספרים מוחלטים (WT: n=8; UTXHet: n {{10}}; UTXNKD: n=6; ד) של תאי NK בטחול של עכברי F WT, UTXHet ו-UTXNKD. ה, מגרשי קווי מתאר מייצגים של תאי WT (CD451x2 ) ו-UTXNKD (CD45.2+ ) מובחנים באופן מובהק שהועברו למקבלי WT (CD45.1+) ביחס של 1:1 לפני ההזרקה (משמאל) ו ביום 7 לאחר ההעברה (מימין). ו, תדירות של תאי WT ו-UTXNKD בטחול של עכברים המקבלים לפני ההזרקה ויום 7 לאחר ההעברה (n=6). g,h, היסטוגרמות מייצגות (g) ואחוז (h) של תאי קספאזה 3+ מפוצלים של נקבות עכברי WT, UTXHet ו-UTXNKD בתרבית עם IL-15 (5 ng ml-1) ואחד dimethylsulfoxide (DMSO; F WT: n=7; F UTXHet: n=11; F UTXNKD: n=6) או 2.5 מיקרומטר Nutlin-3a (F WT: n { {33}}; F UTXHet: n=7; F UTXNKD: n=3) למשך 24 שעות. i–k, מנורמל Bcl-2 MFI (i), Bim MFI (j), ו-Bcl-2: Bim MFI יחס (k) בתאי NK בטחול מעכברי נקבות WT ו-UTXNKD (n {{ 39}}). l,m, Bcl{{40}}: יחס Bim MFI בתאי NK בטחול מעכברי WT וזכרים WT (n=6; l) ועכברים נקבות וזכרים שעברו גונדקטום (n {{ 42}}; מ). הנתונים מייצגים 2-4 ניסויים עצמאיים. הדגימות הושוו באמצעות אנליזה חד-כיוונית רגילה של שונות (ANOVA; a–d), ANOVA דו-כיוונית עם תיקון של Tukey להשוואות מרובות (h), או מבחן t של סטודנט דו-זנב ללא זוג (f, i–m). נקודות הנתונים הן עכברים בודדים עם הממוצע ± sem (NS, לא מובהק; *P < 0.05; **P < 0.01; * **P < 0.001; ****P < 0.0001). ערכי P ספציפיים הם כדלקמן: א: F WT לעומת M WT=0.0201, M WT מול UTXHet=0.989, F WT לעומת UTXHet=0.0327, WT מול UTXNKD { {63}}.001; ב: F WT לעומת M WT=0.0320, M WT לעומת UTXHet < 0.99, F WT לעומת UTXHet=0.0029, WT לעומת UTXNKD=0.001; ג: WT לעומת UTXHet=0.0375, UTXHet מול UTXNKD ו-WT לעומת UTXNKD < 0.0001; ד: WT לעומת UTXHet=0.0191, UTXHet מול UTXNKD=0.0278, WT לעומת UTXNKD=0.001; f: טרום הזרקה=0.3304; יום 7=0.001918; h: DMSO < 0.0001, Nutlin-3a–F WT לעומת F UTXHet=0.0048, rest < 0.0001; i < 0.0001; j=0.0004; k=0.0025; l=0.0115; מ=0.0227.

UTX מווסת את תאי NK באופן בלתי תלוי ב-demethylase

כהיסטון דמתילאז, UTX עשוי לשלוט בהומאוסטזיס של תאי NK ובתוכניות ביטוי גנים אפקטור על ידי זירוז הסרה של קבוצת מתיל מהיסטון H3 Lys27 trimethylated (H3K27me3; סימן היסטון מדכא) כדי ליישר את הכרומטין לביטוי גנים פעיל35. עם זאת, ל-UTX יש גם פעילויות בלתי תלויות ב-demethylase על ידי אינטראקציה עם מווסתים אפיגנטיים ומדיפי כרומטין כדי לתאם ביטוי גנים36,37. כדי לחקור את תפקידה של פעילות UTX demethylase בוויסות הומאוסטזיס תאי NK ותפקוד האפקטור, מינפנו עכברים המבטאים UTX לא פעיל באופן קטליטי (UTX 'demethylase-dead' או UTXDMD; טבלה נתונים משלימים 1) המכילים את p.His1146Ala ו-p.Glu1148Ala מוטציות נקודתיות בתחום הקטליטי38. מעניין שעכברי UTXDMD ו-WT נקבות הציגו תדרים דומים ומספרים מוחלטים של תאי NK בטחול (איור 5a-c), בעוד עכברי UTXNKD הראו מספר מוגבר של תאי NK בטחול בהשוואה לשניהם. ממצאים אלו מצביעים על כך שהדיכוי של UTX של מספרי תאי NK היה בלתי תלוי ב-demethylase. יתרה מכך, לא נצפו הבדלים בין תאי WT ו-UTXDMD NK ביכולת לייצר IFN- בתגובה לגירוי ציטוקינים (איור 5d-f). תוצאות אלו מוכיחות שתפקיד UTX בריסון מספר תאי NK וקידום ייצור IFN אינו תלוי ב-demethylase. בנוסף לעותק בודד של UTX, זכרים מבטאים את ה-Kdm6c הבלתי פעיל מבחינה קטליטית (המקודד את החלבון UTY), ההומלוג המקושר לכרומוזום Y של UTX. אישרנו ש-UTY מתבטא רק בתאי NK זכרים מבני אדם (תמונה מורחבת איור 5a) ועכברים (נתונים מורחבים איור 5b) ולא השתנה על ידי כריתת גונדקטומיה בעכברים (נתונים מורחבים איור 5b). כפי שנדון לעיל, לא נראו הבדלים במספר תאי NK או בתפקוד האפקטור בין זכר WT (עותק אחד של UTX ו-UTY) ועכברי UTXHet (עותק אחד של UTX) נקבות (איורים 3a,b ו-4a,d), מה שמצביע על תפקיד מוגבל עבור UTY בוויסות הומאוסטזיס תאי NK ותפקוד האפקטור. בנוסף, עכברי UTXNKD זכרים (Kdm6afl/y Ncr1cre+) הראו תדירות מוגברת של תאי NK ומספרים מוחלטים (נתונים מורחבים איור 5c,d) ויצרו פחות IFN- (נתונים מורחבים איור 5e–h), בהשוואה לבקרות WT זכרים, אשר משקף שינויים שנראו אצל נשים עם חוסר UTX של תאי NK. (איורים 3א,ב ו-4א,ב). לפיכך, לאובדן UTX בתאי NK יש השפעות דומות אצל נשים וגברים.

UTX שולט על תעתיק תאי NK על ידי עיצוב מחדש של כרומטין

מחקרים אחרונים זיהו מעגלים מווסתים של תאי NK (רגולונים) המשרתים תאים לימפואידים מולדים לתגובות אפקטור מהירות עוד לפני הפעלת תאי NK 39. כמשנה אפיגנטי, UTX יכול לשנות שעתוק על ידי ארגון כרומטין באלמנטים מווסתים של loci4 של גן המטרה{{23} }. כדי לחקור את השינויים בתיווך UTX על נגישות כרומטין וביטוי גנים בתאי NK, ביצענו ATAC-seq במקביל ל-RNA-seq בתפזורת על WT מטוהרת מיון (CD45.1+) ו-UTXNKD (CD45.{{ 9}} ) תאי NK מ-4:1 WT: עכברי UTXNKD mBMC (נתונים מורחבים איור 6a). שימוש בעכברי mBMC איפשר ניסוי מבוקר פנימי וצמצם למינימום גורמים מבלבלים סביבתיים. ניתוח רכיבים ראשוניים (PCA) של נתוני ATAC-seq ו-RNA-seq כאחד גילה התקבצות מדגם לפי גנוטיפ (נתונים מורחבים איור 6b). ATAC-seq חשף ש-3,569 פסגות ירדו ו-2,113 פסגות עלו בנגישות בתאי UTXNKD בהשוואה לתאי WT NK (שינוי קיפול log2 > ±0.5, ערך P מותאם < 0.05 , שיעור גילוי שגוי (FDR) < 0.05; טבלה של נתונים משלימים 2). יתרה מכך, RNA-seq זיהה 701 גנים מופחתים ו-554 גנים מוגברים ב-UTXNKD לעומת WT (שינוי קיפול log2> ±0.5, ערך P מותאם <0.05, FDR <0.05; נתונים מורחבים איור 6c וטבלה של נתונים משלימים 3). ממצאים אלו מצביעים על שינויים עמוקים הן בנוף הכרומטין והן בתעתיק של תאי NK בהיעדר UTX.

Desert ginseng-Improve immunity (15)

מערכת חיסון מגבירה צמח cistanche

ניתוח אינטגרטיבי של ATAC-seq ו-RNA-seq זיהה 395 גנים שניהם נגישים באופן דיפרנציאלי ומבוטאים עם מתאם חיובי משמעותי (מתאם Spearman: R=0.62, P < 2.2 × 10-16) בין הממוצע log2 שינוי פיפול של פסגות ATAC-seq ושינוי פי log2 של ביטוי RNA-seq (נתונים מורחבים איור 6d). פירושו של צבירה מטושטשת של מערכי הנתונים ATAC-seq ו-RNA-seq זיהה שישה אשכולות עיקריים שהצטמצמו באופן משמעותי (אשכולות 1, 2, 3 ו-6) או הגדילו (אשכולות 4 ו-5) חוסר נגישות וביטוי (איור 6a) (איור 6b) בתאי UTXNKD NK. לניתוח העשרה תפקודית, נעשה שימוש ב-g:Profiler לניתוח אשכולות של גנים המבוטאים בצורה דיפרנציאלית שזוהו על ידי RNA-seq (איור 6c). מסלולים עיקריים כגון תהליך מערכת החיסון, ייצור ציטוקינים, ייצור IFN-, הפעלת לימפוציטים ותהליך אפקטור חיסוני היו קשורים לירידה בביטוי ב-UTXNKD (אשכולות 1, 2, 3 ו-6; איור 6c). בינתיים, מסלולים כגון תהליך התפתחות, תהליך ביוסינתטי ותהליך מטבולי היו קשורים באופן מובהק לביטוי מוגבר ב-UTXNKD (אשכולות 4 ו-5; איור 6c). יש לציין, ניתוח של גנים של מסלול מוות של תאים גילה מספר גנים לביטוי דיפרנציאלי (נתונים מורחבים איור 6ה). יש לציין כי הביטוי של הגן האנטי-אפופטוטי Bcl2 גדל, בעוד שהגן הפרו-אפופטוטי Casp3 ירד (תמונה מורחבת 6e). ביחד, ממצאים אלה מרמזים על אובדן של תוצאות UTX בשינויים בנגישות הכרומטין ובביטוי של גנים הקשורים להומאוסטזיס של תאי NK ולתפקוד האפקטור.

Fig. 4 | UTX enhances NK cell effector function and is required for survival against viral infection. a Percentage IFN-γ+ and normalized IFN-γ MFI of NK cells from female WT (n = 8), male WT (n = 8), female UTXHet (n = 12) and female UTXNKD (n = 6) mice with no treatment (NT) or IL-15 (50 ng ml−1) and IL-12 (20 ng ml−1) for 4 h, normalized to MFI of female IL-15/IL-12 treatment. b,c, IFN-γ (b) and GM-CSF (c) concentrations measured by ELISA in supernatants from female WT (n = 4), UTXHet (n = 5) and UTXNKD (n = 3) NK cells with NT or IL-12 (20 ng ml−1) and IL-18 (10 ng ml−1) for 4 h. d, Specific lysis of MHCI-deficient MC38 (target) cells by female WT (n = 5), male WT (n = 8), female UTXHet (n = 12) or female UTXNKD (n = 6) NK (effector) cells for 16 h at a 4:1 effector: target ratio, normalized to lysis by female WT. e, Kaplan–Meier survival curves of WT and UTXNKD mice infected with MCMV (n = 8). Mantel–Cox test (P = 0.0093). f, Percentage IFN-γ+ (n = 14), normalized IFN-γ MFI (n = 14) and granzyme B (GzmB) MFI (n = 8) relative to WT in splenic NK cells on D1.5 after MCMV infection of 4:1 WT:UTXNKD mBMC mice. g, Schematic of 1:1 WT (CD45.1+ ) and iUTX−/− (CD45.2+ ) bone marrow (BM) transferred into busulfan-depleted hosts and treated with 1 mg tamoxifen for 3 d before MCMV infection. h, Percentage IFN-γ+ and normalized IFN-γ MFI of NK cells from 1:1 WT:iUTX−/− mBMC mice on D1.5 after MCMV infection, normalized to WT (n = 6). i, Two-tailed Pearson correlation of IFN-γ versus UTX MFI of NK cells (n = 12; r 2 = 0.775; P < 0.0001). Data are representative of 2–3 independent experiments. Two-way ANOVA (a–c), one-way ANOVA with Tukey's correction for multiple comparisons (d), or paired two-tailed Student's t-test (f,h) were used. Data points are individual mice with the mean ± s.e.m. *P < 0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001; ****P < 0.0001. Specific P values: a: F WT versus M WT = 0.0027, F WT versus F UTXHet and F WT versus F UTXNKD < 0.0001, M WT versus F UTXHet = 0.269, F UTXHet versus F UTXNKD = 0.0007; b: WT versus UTXHet = 0.0037, UTXHet versus UTXNKD = 0.0011, WT versus UTXNKD < 0.0001; c: WT versus UTXHet = 0.0026, UTXHet versus UTXNKD = 0.0349, WT versus UTXNKD < 0.0001; d: F WT versus M WT = 0.0005, F WT versus F UTXHet and F WT versus F UTXNKD < 0.0001, M WT versus F UTXHet = 0.1616, F UTXHet versus F UTXNKD = 0.0439; f: %IFN-γ+ < 0.0001, IFN-γ MFI = 0.0024, GzmB = 0.0032; g: %IFN-γ+ < 0.0001, IFN-γ MFI = 0.0018. PI, post-infection.

איור 4|UTX משפר את תפקוד תאי ה-NK ונדרש להישרדות נגד זיהום ויראלי. אחוז IFN- + ו-IFN-MFI מנורמל של תאי NK מ-WT נקבה (n=8), WT זכר (n=8), נקבה UTXHet (n=12) ו עכברים נקבות UTXNKD (n=6) ללא טיפול (NT) או IL-15 (5{{70}} ng ml−1) ו-IL{{1{{8{ {82}}}}}} (20 ng ml−1) למשך 4 שעות, מנורמל ל-MFI של טיפול IL-15/IL-12 נקבה. ריכוזי b,c, IFN- (b) ו-GM-CSF (c) נמדדו על ידי ELISA בסופרנטנטות מ-WT נקבה (n=4), UTXHet (n=5) ו-UTXNKD (n {{2 0}}) תאי NK עם NT או IL-12 (20 ng ml−1) ו-IL-18 (1{{1{{1{{115} }8}}4}} ng ml−1) למשך 4 שעות. ד, תמוגה ספציפית של תאי MC38 (יעד) חסרי MHCI על ידי WT נקבה (n {{30}}), WT זכר (n=8), נקבה UTXHet (n=12 ) או תאי UTXNKD נקבה (n=6) NK (אפקטור) למשך 16 שעות ביחס של 4:1 אפקטור: יעד, מנורמל לתמוגה על ידי WT נקבה. ה, עקומות הישרדות של קפלן-מאייר של עכברי WT ו-UTXNKD שנדבקו ב-MCMV (n=8). מבחן Mantel–Cox (P=0.0093). f, אחוז IFN- + (n=14), IFN-MFI מנורמל (n=14) ו-granzyme B (GzmB) MFI (n=8) ביחס ל-WT בטחול תאי NK על D1.5 לאחר זיהום MCMV של 4:1 עכברי WT:UTXNKD mBMC. g, סכמטי של 1:1 WT (CD45.1+) ו-iUTX−/− (CD45.2+) מח עצם (BM) הועבר למארחים מדולדלים של בוסולפן וטופל ב-1 מ"ג טמוקסיפן למשך 3 ד לפני זיהום MCMV. h, אחוז IFN- + ו-IFN-MFI מנורמל של תאי NK מעכברי 1:1 WT:iUTX−/− mBMC על D1.5 לאחר זיהום MCMV, מנורמל ל-WT (n=6). i, מתאם Pearson דו-זנב של IFN- לעומת UTX MFI של תאי NK (n=12; r 2=0.775; P <0.0001). הנתונים מייצגים 2-3 ניסויים עצמאיים. נעשה שימוש ב-ANOVA דו-כיווני (a-c), ANOVA חד-כיווני עם תיקון של Tukey להשוואות מרובות (d), או מבחן t של סטודנט דו-זנבתי (f,h). נקודות הנתונים הן עכברים בודדים עם הממוצע ± sem *P <0.05; **P < 0.01; ***P < 0.001; ****P < 0.0001. ערכי P ספציפיים: a: F WT לעומת M WT=0.0027, F WT מול F UTXHet ו-F WT מול F UTXNKD < 0.0001, M WT לעומת F UTXHet=0.269, F UTXHet מול F UTXNKD=0.0007; ב: WT לעומת UTXHet=0.0037, UTXHet מול UTXNKD=0.0011, WT לעומת UTXNKD < 0.0001; ג: WT לעומת UTXHet=0.0026, UTXHet מול UTXNKD=0.0349, WT לעומת UTXNKD < 0.0001; ד: F WT לעומת M WT=0.0005, F WT מול F UTXHet ו-F WT מול F UTXNKD < 0.0001, M WT לעומת F UTXHet=0.1616, F UTXHet מול F UTXNKD {{112 }}.0439; f: %IFN- + < 0.0001, IFN-MFI=0.0024, GzmB=0.0032; g: %IFN- + < 0.0001, IFN-MFI=0.0018. PI, לאחר זיהום.

Fig. 5 | UTX controls NK cell homeostasis and IFN-γ production independent of demethylase activity. a–c, Representative density plots (a), frequency (b), and absolute number (c) of NK cells in the spleens of female WT, UTXDMD, and UTXNKD mice (n = 5 per group). d–f, Representative contour plots (d), percentage IFN-γ+ (e), and normalized IFN-γ MFI (f) of female WT, UTXDMD, and UTXNKD NK cells (n = 5 per group) normalized to WT. Data are representative of 2–3 independent experiments. Samples were compared using one-way ANOVA with Tukey's correction for multiple comparisons. Data points are presented as individual mice with the mean ± s.e.m. *P < 0.05; **P < 0.01; ****P < 0.0001. Specific P values are as follows: b: WT versus UTXDMD = 0.7353, WT versus UTXNKD and UTXDMD versus UTXNKD < 0.0001; c: WT versus UTXDMD = 0.4888, WT versus UTXNKD and UTXDMD versus UTXNKD < 0.0001; e: WT versus UTXDMD = 0.855, WT versus UTXNKD = 0.0030, UTXDMD versus UTXNKD = 0.0380; f: WT versus UTXDMD = 0.1382, WT versus UTXNKD = 0.0079, UTXDMD versus UTXNKD = 0.0166.

איור 5|UTX שולט בהומאוסטזיס של תאי NK וייצור IFN- ללא תלות בפעילות דמתילאז. a–c, חלקות צפיפות ייצוגיות (a), תדירות (b) ומספר מוחלט (c) של תאי NK בטחול של עכברי נקבות WT, UTXDMD ו-UTXNKD (n=5 לקבוצה). d–f, קווי מתאר מייצגים (d), אחוז IFN- + (e), ו-IFN-MFI מנורמל (f) של תאי נקבה WT, UTXDMD ו-UTXNKD NK (n=5 לקבוצה) מנורמל ל-WT. הנתונים מייצגים 2-3 ניסויים עצמאיים. הדגימות הושוו באמצעות ANOVA חד כיווני עם התיקון של Tukey לצורך השוואות מרובות. נקודות הנתונים מוצגות כעכברים בודדים עם הממוצע ± sem *P < 0.05; **P < 0.01; ****P < 0.0001. ערכי P ספציפיים הם כדלקמן: ב: WT לעומת UTXDMD=0.7353, WT לעומת UTXNKD ו-UTXDMD לעומת UTXNKD < 0.0001; ג: WT לעומת UTXDMD=0.4888, WT לעומת UTXNKD ו-UTXDMD לעומת UTXNKD < 0.0001; ה: WT לעומת UTXDMD=0.855, WT מול UTXNKD=0.0030, UTXDMD מול UTXNKD=0.0380; f: WT לעומת UTXDMD=0.1382, WT מול UTXNKD=0.0079, UTXDMD מול UTXNKD=0.0166.

בהתחשב בהבדלים בכל הגנום בנגישות ובביטוי הגנים שצפינו על ידי ATAC-seq ו-RNA-seq, חקרנו גם השפעות ישירות בתיווך UTX. ביצענו אנטי-UTX CUT&Tag ואחריו רצף, המאפשר זיהוי של אזורי DNA הקשורים ל-UTX באמצעות שיטת משקעים חיסוניים מבוססי נוגדנים41. Anti-UTX CUT&Tag בתאי WT ו-UTXNKD NK מטוהרים חשפו 5,746 פסגות הקשורות ל-UTX (FDR < 0.01, ערך P מותאם < 0.05; איור 6d וטבלה נתונים משלימים 4). PCA של נתוני ATAC-seq ו-RNA-seq כאחד חשף התקבצות מדגם לפי גנוטיפ (נתונים מורחבים איור 6f). זיהינו 191 גנים שהיו קשורים ל-UTX, נגישים באופן דיפרנציאלי על ידי ATAC-seq ומבוטאים באופן דיפרנציאלי על ידי RNA-seq (איור 6d). בתוך 191 הגנים הללו, רוב השיאים הקשורים ל-UTX היו ממוקמים באזורי פרומטור (20.58%), אינטרוניים (46.94%) ואינטרגניים (27.4%) (איור 6ה). גנים ראויים לציון המעורבים בהומאוסטזיס של תאי NK (Bcl2 ו-Thy1; איור 6f) 30,42 ותפקוד האפקטור (Ifng ו- Csf2) היו קשורים ל-UTX, נגישים בצורה דיפרנציאלית ובאו לידי ביטוי דיפרנציאלי (איור 6g). יתרה מכך, מתוך 191 הגנים הקשורים ל-UTX, 140 גנים ירדו בביטוי, בעוד ש-51 הגנים הנותרים הוגדלו (טבלה של נתונים משלימים 3) המאששת דיווח קודם בתאי T לפיו UTX מתפקד הן בהפעלה והן בדיכוי שעתוק גנים43. ניתוח מסלול העשיר44 על 191 גנים הקשורים ל-UTX גילה ירידה בתגובה דלקתית, איתות IFN ומסלולי ציטוטוקסיות של תאי NK בתאי NK UTXNKD (תמונה מורחבת 6g). לעומת זאת, תהליך קטבולי תאי מוגבר ומסלולי איתות אפופטוזיס, הכוללים גנים פרו-אפופטוטיים ואנטי-אפופטוטיים (לדוגמה, Bcl2, Bbc3 ו- Gadd45g), נראו בתאי UTXNKD NK. בין 865 פסגות הקשורות ל-UTX עם הבדלי ביטוי תלויי UTX ונגישות כרומטין (191 גנים ייחודיים), ניתוח רגרסיה ליניארי הראה מתאם חיובי מובהק (Pearson's R=0.5165, P <0.0001) בין כרומטין נגישות וביטוי גנים (נתונים מורחבים איור 6h, i). אזורים תפוסים ב-UTX בתוך מוקדי הגנים Bcl2, Thy1, Ifng ו-Csf2 תאמו לאזורים שבהם צוינו גם הבדלים בנגישות ובביטוי גנים (איור 6f,g). נתונים אלה מצביעים על כך ש-UTX מווסת את נגישות הכרומטין ואת מסלולי שעתוק הגנים החשובים בוויסות הומאוסטזיס ותפקוד תאי NK.

ידוע ש-UTX מקיים אינטראקציה עם גורמי שעתוק (TFs) כדי לתזמר את שעתוק גן המטרה40. כדי לזהות מוטיבים משוערים של TF עם נגישות דיפרנציאלית עקב אובדן UTX, ביצענו ניתוח מוטיב HOMER (Hypergeometric Optimization of Motif Enrichment)45 TF על פסגות נגישות דיפרנציאלית שזוהו על ידי ATAC-seq (נתונים מורחבים איור 6j). TFs הקשורים לפונקציית אפקטור תאי NK (לדוגמה, Runt (Runx1 ו-Runx2)46 ו-T-box (Eomes, T-bet, Tbr1 ו-Tbx6)47 בני משפחה) היו משמעותיים יותר והיו בעלי אחוז גבוה יותר של מוטיבים של מטרה הקשורים ירידה בנגישות ב-UTXNKD (אשכולות 1, 2, 3 ו-6; נתונים מורחבים איור 6j). לעומת זאת, TFs הקשורים לשגשוג, התמיינות ומטבוליזם באצבע האבץ וב-TFs48 ממשפחת ETS היו קשורים באופן מובהק יותר עם נגישות מוגברת (אשכולות 4 ו-5; נתונים מורחבים איור 6j). יתר על כן, ניתוח מוטיב TF של פסגות הקשורות ל-UTX על ידי UTX CUT&Tag מאשש תוצאות אלו על ידי חשיפת TFs קריטיים הן בתהליכים של אפקטור תאי NK (T-bet, Eomes, Runx1 ו-Tbx5) והן בתוכניות התפתחותיות (ETS1 ו-AP-1; נתונים מורחבים איור 6k). נתונים אלה מצביעים על נגישות דיפרנציאלית והן קשירה ישירה של UTX של מוטיבים חשובים מקשר TF המעורבים בוויסות כושר תאי NK ותהליכי אפקטור. ניתוחים אלו מצביעים על כך ש-UTX מווסת את נוף הכרומטין כדי לשלוט בביטוי של גנים חשובים בהומאוסטזיס של תאי NK (Bcl2 ו-Thy1) ובתפקוד האפקטור (Ifng ו-Csf2). בסופו של דבר, ממצאים אלה מצביעים על מודל שבו רמות ביטוי UTX דיפרנציאליות עשויות לעמוד בבסיס הדימורפיזם המיני בתאי NK כמווסת מרכזי של כושר תאי NK ותפקוד האפקטור (איור 6h).

Fig. 6 | Global changes in NK cell chromatin accessibility and transcription mediated by UTX. a–c, 4:1 WT: UTXNKD mBMCs were generated by transferring WT (CD45.1+ ) and UTXNKD (CD45.2+ ) bone marrow into lymphodepleted host mice (CD451x2 ) and allowed to reconstitute for 6 weeks. Splenic NK cells were sorted for ATAC-seq and RNA-seq library preparation (n = 3 per group). Line graphs (left) and heat map (right) of fuzzy c-means clustered differentially accessible peaks identified by ATAC-seq (a) and differentially expressed genes identified by RNA-seq (b) of splenic NK cells from WT: UTXNKD mBMC mice (adjusted P value < 0.05 and membership score > 0.5). Line graphs show the mean (black line) and standard deviation (red ribbon) of mean-centered normalized log2 values of significance (FDR and adjusted P value < 0.05). c, Pathway analysis of significant fuzzy c-means clustered RNA-seq genes using g: Profiler with point size indicating −log10(P value; calculated by g: GOSt using Fisher's one-tailed test). d–g, Anti-UTX CUT&Tag was performed in WT and UTXNKD NK cells and identified 5,746 unique UTX-bound peaks (n = 3 per group). d, Venn diagram outlining overlapping differentially accessible (DA) genes identified by ATAC-seq and differentially expressed (DE) genes identified by RNA-seq. e, Location of UTX-bound peaks. f,g, Representative gene tracks from UCSC Integrated Genome Browser of anti-UTX CUT&Tag ('anti-UTX'), ATAC-seq and RNA-seq of Bcl2 and Thy1 (f) and Ifng and Csf2 (g); y-axis depicts counts per million (CPM). h, Schematic of how differential UTX expression levels underlie sexual dimorphism in NK cell composition and function (left). Diagram of how UTX may be regulating gene programs involved in NK cell numbers and effector function during homeostasis and viral infection (right). Created with BioRender.com.

איור 6|שינויים גלובליים בנגישות ותעתוק כרומטין תאי NK בתיווך UTX. a–c, 4:1 WT: UTXNKD mBMCs נוצרו על ידי העברת מח עצם WT (CD45.1+) ו-UTXNKD (CD45.2+) לתוך עכברי מארח עם לימפודה (CD451x2) והורשו להתגבש מחדש עבור 6 שבועות. תאי NK בטחול מוינו להכנת ספריית ATAC-seq ו-RNA-seq (n=3 לכל קבוצה). גרפי קווים (משמאל) ומפת חום (מימין) של פסגות נגישות דיפרנציאליות מקובצות ב-c-meanch, שזוהו על ידי ATAC-seq (a) וגנים המבוטאים באופן דיפרנציאלי המזוהים על ידי RNA-seq (ב) של תאי NK בטחול מ-WT: עכברי UTXNKD mBMC (ערך P מותאם < 0.05 וציון חברות > 0.5). גרפי קווים מציגים את הממוצע (קו שחור) ואת סטיית התקן (סרט אדום) של ערכי log2 מנורמלים במרכז הממוצע בעלי מובהקות (FDR וערך P מותאם < 0.05). ג, ניתוח נתיב של גנים מעורפלים משמעותיים של RNA-seq מקובצים ב-g: Profiler עם גודל נקודה המציין −log10(ערך P; מחושב לפי g: GOSt באמצעות מבחן חד-זנב של פישר). d–g, Anti-UTX CUT&Tag בוצע בתאי WT ו-UTXNKD NK וזיהה 5,746 פסגות ייחודיות הקשורות ל-UTX (n=3 לכל קבוצה). ד, דיאגרמת Venn המתארת ​​גנים חופפים נגישים דיפרנציאליים (DA) המזוהים על ידי ATAC-seq וגנים מבוטאים דיפרנציאליים (DE) המזוהים על ידי RNA-seq. ה, מיקום הפסגות הקשורות ל-UTX. f,g, מסלולי גנים מייצגים מ-UCSC Integrated Genome Browser של anti-UTX CUT&Tag ('anti-UTX'), ATAC-seq ו-RNA-seq של Bcl2 ו-Thy1 (f) ו-Ifng ו-Csf2 (g); ציר ה-y מתאר ספירות למיליון (CPM). h, סכמטי של האופן שבו רמות ביטוי UTX דיפרנציאליות עומדות בבסיס הדימורפיזם המיני בהרכב ובתפקוד תאי NK (משמאל). תרשים של האופן שבו UTX עשויה לווסת תוכניות גנים המעורבות במספר תאי NK ובתפקוד האפקטור במהלך הומאוסטזיס וזיהום ויראלי (מימין). נוצר עם BioRender.com.

דִיוּן

מין הוא משתנה ביולוגי קריטי בקביעת תוצאות של זיהומים ויראליים3. זה הומחש לאחרונה עם COVID-19, שבו המין הגברי זוהה כגורם סיכון מרכזי למחלה קשה5. יתרה מכך, מחקרים אחרונים קשרו אי תפקוד תאי NK למחלת COVID-19 חמורה49. בהתחשב בחשיבותם של תאי NK בחסינות אנטי-ויראלית, להבנת הסיבות העיקריות להבדלים בין המינים בביולוגיה של תאי NK יהיו השלכות מרחיקות לכת באופטימיזציה של תגובות משפיענים אנדוגניים. במחקר זה, אנו מדגימים שביטוי UTX נמוך יותר בתאי NK זכרים תורם למספר המוגבר שלהם ולירידה בפונקציונליות האפקטור. NK cell UTX נדרש לשליטה בכושר תאי NK, לווסת נגישות של מוטיבים מחייבים TF, הגברת נגישות הכרומטין במיקומי גנים אפקטורים, והנחת תאי NK לתגובה מהירה לזיהום ויראלי.

בנוסף לתאי NK, דימורפיזם מיני דווח בתאי B, מונוציטים, נויטרופילים, תאי CD4+ T ותאי CD8+ T25. בעוד שהבדלים בין המינים בתאי מערכת החיסון דווחו בעבר כמתווכים על ידי הורמוני המין הגונדאליים50-52, עדיין ייתכן שתת-קבוצה של פערים אלה עשויה להיות מיוחסת גם לביטוי UTX דיפרנציאלי. לתמיכה באפשרות זו, מחסור ב-UTX נקשר לירידה במספר תאי T ומספרי NK T בלתי משתנים53-55; ותמלילי UTX נמוכים יותר בתאי זכר לעומת נקבה עבור סוגי תאי חיסון מרובים (CD4+ תאי T, CD8+ תאי T, מונוציטים, תאי B) שנשאלו במסד הנתונים של DICE56. דרושים מחקרים פנוטיפיים נוספים כדי לקבוע את תפקידה של UTX בוויסות הבדלי המינים בסוגי תאי חיסון אחרים. פונקציות אפקטור בתיווך תאי NK כוללות ייצור ציטוקינים וביטוי מולקולה ציטוטוקסית. הניתוחים הרב-אומיים שלנו מצביעים על כך ש-UTX מייצרת את נוף הכרומטין של תאי NK להגיב במהירות לאתגרים ויראליים על ידי הגדלת הנגישות והתעתוק של לוקוסים אפקטורים. מחקרים אלו חשפו 191 גנים (כולל Ifng ו- Csf2) 20,32 שנקשרו בו זמנית על ידי UTX, נגישים באופן דיפרנציאלי ובאו לידי ביטוי. ירידה בייצור ציטוקינים של IFN ו-GM-CSF ופגיעה ביכולת הציטוליטית של תאי NK חסרי UTX תומכים בתפקיד של UTX בקידום פונקציונליות האפקטור במהלך דלקת. עם זאת, עשויות להיות השלכות עקיפות נוספות של ויסות גנים בתיווך UTX הממלאות תפקידים חשובים בתפקוד משפיעני תאי NK, כפי שמעידים הגנים הנוספים שמתבטאים באופן דיפרנציאלי אך אינם קשורים ל-UTX.

בתור H3K27me3 demethylase, UTX מייצרת את הכרומטין לביטוי גנים פעיל57. בנוסף לפעילות הקטליטית שלו, UTX מתפקד בקומפלקסים של מולטי חלבון עם מווסתים אפיגנטיים אחרים (לדוגמה, SWI/SNF, MLL4/5 ו-p300) כדי לתווך שיפוץ כרומטין באופן בלתי תלוי ב-demethylase36,57. אנו מדווחים על הפונקציות הבלתי תלויות ב-demethylase של UTX בוויסות הומאוסטזיס ותוכניות אפקטור בתאי NK. זאת בניגוד לתפקיד של UTX בתאי NK T בלתי משתנה, בהם נדרשת פעילות ה-demethylase שלו53. לפיכך, המנגנונים המולקולריים שבהם מתפקדים UTX עשויים להיות ספציפיים לשושלת. לתמיכה בהשערה זו, דווח על אינטראקציה של UTX עם TFs ספציפיים לשושלת בתאי T כדי לכוון ל-effector loci40. ניתוח מוטיב HOMER שלנו חשף אינטראקציות UTX פוטנציאליות עם Runx1, Runx2, Eomes ו-TFs אחרים החשובים לתפקוד משפיע תאי NK במהלך זיהום ויראלי46,47. יתרה מכך, ניתוחים אלה מצביעים גם על אינטראקציות UTX עם KLF1, KLF5, Sp2 ו-TFs אחרים הקשורים לשגשוג תאי NK, התמיינות ומטבוליזם48. יתרה מכך, התוצאות שלנו תומכות במחקרים שפורסמו בעבר, שבהם דווח על UTX בסוגי תאים אחרים כמתאם תגובות עם T-bet, Eomes ו-Tbx5 (ר' 40), ETS1 (ר' 48) ו-AP-1 ( ref.58). לבסוף, הוכח כי Runx1 יוצר אינטראקציה עם מתחמי BRG1 ו-SWI/SNF המוסדרים על ידי UTX46. עם זאת, בשל האופי המתאם של ניתוח HOMER, יש צורך במחקרים נוספים עם שילוב אימוני וספקטרומטריית מסה כדי לאמת באופן ניסיוני את האינטראקציות הללו באתר. יתרה מזאת, כנמלט ​​XCI מכונן, ל-UTX עשויים להיות מנגנונים ספציפיים לסוג תא באמצעות שתי אפשרויות: (i) מאגר של גורמים משותפים ו-(ii) זמינות של שותפי הקישור האפיגנטי שלו. UTX מסתמכת על תוצרי לוואי של מסלולים מטבוליים לקופקטורים (לדוגמה, Fe(II), -ketoglutarate וחמצן) החיוניים לפעילות האנזימטית שלו59. לפיכך, בהתאם למצב המטבולי, ישנם מאגרים ברורים של גורמים משותפים הנגישים לתפקוד ה-demethylase של UTX, המאפשרים רמות דיפרנציאליות של פעילות קטליטית המבוססת על סוג התא. בנוסף, הפונקציונליות של UTX עשויה להיות מותנית גם ברמת הפעילות והביטוי של שותפיה המקושרים (לדוגמה, MLL3/4, SWI/SNF ו-p300) המקודדים באופן אוטוזומלי.

Desert ginseng-Improve immunity (21)

יתרונות cistanche לגברים - מחזקים את המערכת החיסונית

שקילת גורמים המגדירים תת-קבוצות של מטופלים עם תגובות חיסוניות שונות יאפשרו לנו לעבור מעבר לגישה טיפולית 'יחידה מתאימה לכולם' לפרדיגמה של רפואה מדויקת. מחסור ב-UTX נקשר לתסמונת Kabuki ותסמונת טרנר60, שני מצבים אנושיים הקשורים לחוסר ויסות חיסוני ולהגברת זיהומים. הממצאים שלנו מצביעים על האפשרות שמחסור ב-UTX בתאי NK אנושיים עשוי לתרום לירידה במעקב החיסוני הנגיפי שנצפה בחולים אלה, אם כי תידרש עבודה עתידית כדי לתמוך בהשערה זו. יתרה מכך, נדרשת הבנת ההבדלים בין המינים בתפקוד תאי NK כדי לשלב מין כגורם ביולוגי בהחלטות הטיפול. בגברים עם מחלה ויראלית חמורה, למשל, הגברת פעילות UTX של תאי NK עשויה לספק יתרונות טיפוליים. אנו מצפים שתובנות אלו יהיו חשובות לא רק בסביבה של זיהומים ויראליים אלא גם בזיהומים אחרים וסרטן, שבהם גם תאי NK ממלאים תפקיד חשוב. לממצאים אלה עשויות להיות השלכות חשובות גם על טיפולים סלולריים מאמצים, שבהם תאי NK הם נושא לעניין רב61.

הפניות

1. Wilkinson, NM, Chen, HC, Lechner, MG & Su, MA הבדלי מין בחסינות. עננו כומר אימונול. 40, 75–94 (2022).

2. קליין, SL & Flanagan, KL הבדלי מין בתגובות חיסוניות. נאט. כומר אימונול. 16, 626–638 (2016).

3. פרדו, מ.-ל. & Wizemann, TM חקר התרומות הביולוגיות לבריאות האדם: האם מין חשוב? עיתונות האקדמיות הלאומיות https://doi.org/10.17226/10028 (2001).

4. Gianella, S. et al. הבדלים בין המינים בשכפול CMV ובהתמדה של HIV במהלך ART מדכא. פתח את Forum Infect. Dis. 7, ofaa289 (2020).

5. Takahashi, T. & Iwasaki, A. הבדלי מין בתגובות חיסוניות. מדע 371, 347–348 (2021).

6. Patin, E. et al. שונות טבעית בפרמטרים של תאי חיסון מולדים מונעת על ידי גורמים גנטיים. נאט. אימונול. 19, 302–314 (2018).

7. Huang, Z. et al. השפעות של מין והזדקנות על נוף תאי החיסון כפי שהוערכו על ידי ניתוח תעתיק של תא בודד. פרוק. Natl Acad. Sci. USA 118, e2023216118 (2021).

8. Talebizadeh, Z., Simon, SD & Butler, ביטוי גנים של כרומוזום MG X ברקמות אנושיות: השוואות בין גברים ונשים. Genomics 88, 675–681 (2006).

9. Fang, H., Disteche, CM & Berletch, JB X ביטול ובריחה: תכונות אפיגנטיות ומבניות. חֲזִית. Cell Dev. ביול. 7, 219 (2019).

10. חן, X. et al. הבדל בין המינים במומים בצינור העצבי בעכברי p53-null נגרם מהבדלים במשלים של X, ולא בגנים Y. Dev. נוירוביול. 68, 265–273 (2008).

11. Smith-Bouvier, DL et al. תפקיד להשלמת כרומוזומי מין בהטיה הנשית במחלה אוטואימונית. J. Exp. Med. 205, 1099–1108 (2008).

12. Souyris, M. et al. TLR7 בורח מהשבתת כרומוזום X בתאי מערכת החיסון. Sci. אימונול. 3, eaap8855 (2018).

13. Hammer, Q., Ruckert, T. & Romagnani, C. סגוליות תאי רוצח טבעי לזיהומים ויראליים. נאט. אימונול. 19, 800–808 (2018).

14. Orange, JS מחסור בתאי רוצח טבעי. J. Allergy Clin. אימונול. 132, 515–525 (2013).

15. Bukowski, JF, Warner, JF, Dennert, G. & Welsh, RM מחקרי העברה מאמצים המדגימים את ההשפעה האנטי-ויראלית של תאי רוצח טבעיים in vivo. J. Exp. Med. 161, 40–52 (1985).

16. בראון, MG et al. מעורבות חיונית של קולטן הפעלת תאי רוצח טבעי בעמידות לזיהום ויראלי. מדע 292, 934–937 (2001).

17. Welsh, RM, Brubaker, JO, Vargas-Cortes, M. & O'Donnell, CL תגובת תאי רוצח טבעי (NK) לזיהומי וירוס בעכברים עם כשל חיסוני משולב חמור. הגירוי של תאי NK והשליטה התלויה בתאי NK של זיהומי וירוס מתרחשים ללא תלות בתפקוד תאי T ו-B. J. Exp. Med. 173, 1053–1063 (1991).

18. Bancroft, GJ, Shellam, GR & Chalmer, JE השפעות גנטיות על הגדלת תאי הורגים טבעיים במהלך זיהום ציטומגלווירוס עכברים: מתאם עם דפוסי עמידות. J. Immunol. 126, 988–994 (1981).

19. Menees, KB et al. שינויים תלויי מין וגיל של פרופיל תאי החיסון בטחול ופנוטיפים ותפקוד תאי NK בעכברי C57BL/6J. חיסון. בגיל 18, 3 (2021).

20. Mujal, AM, Delconte, RB & Sun, JC תאים רוצחים טבעיים: מתכונות מולדות לתכונות אדפטיביות. אננו. כומר אימונול. 39, 417–447 (2021).

21. Loh, J., Chu, DT, O'Guin, AK, Yokoyama, WM & Virgin, HWT תאי רוצח טבעיים מנצלים גם פרפורין וגם אינטרפרון גמא כדי לווסת זיהום ציטומגלווירוס עכברים בטחול ובכבד. J. Virol. 79, 661–667 (2005).

22. Orange, JS, Wang, B., Terhorst, C. & Biron, CA דרישה לאינטרפרון-גמא המיוצר על ידי תאי רוצח טבעי בהגנה מפני זיהום ציטומגלווירוס עכברים ושיפור מסלול ההגנה הזה על ידי מתן אינטרלוקין-12. J. Exp. Med. 182, 1045–1056 (1995).

23. Nakaya, M., Tachibana, H. & Yamada, K. השפעת אסטרוגנים על אוכלוסיית התאים מייצרת אינטרפרון גמא של ספלנוציטים של עכברים. Biosci. ביוטכנולוגיה. Biochem. 70, 47–53 (2006).

24. Chiossone, L. et al. הבשלה של תאי NK של עכבר היא תוכנית התפתחותית 4-שלבית. דם 113, 5488–5496 (2009).

25. Wainer Katsir, K. & Linial, M. גנים אנושיים הבורחים מ-X-inactivation שנחשפו על ידי נתוני ביטוי של תא בודד. BMC Genomics 20, 201 (2019).

26. Yang, F., Babak, T., Shendure, J. & Disteche, CM סקר גלובלי של בריחה מ-X inactivation על ידי רצף RNA בעכבר. Genome Res. 20, 614–622 (2010).

27. Berletch, JB et al. בריחה מ-X inactivation משתנה ברקמות העכבר. PLoS Genet. 11, e1005079 (2015).

28. ארנולד, AP ארבעה גנוטיפים הליבה ומודלים של XY* עכבר: עדכון על ההשפעה על מחקר SABV. Neurosci. ביו-התנהגות. Rev. 119, 1–8 (2020).

29. Hasegawa, H. et al. הפעלה של p53 על ידי Nutlin-3a, אנטגוניסט של MDM2, משרה אפופטוזיס והזדקנות תאית בתאי לוקמיה בוגרים של תאי T. לוקמיה 23, 2090–2101 (2009).

30. Riggan, L. et al. גורם השעתוק Fli1 מגביל את היווצרותם של תאי NK מבשרי זיכרון במהלך זיהום ויראלי. נאט. אימונול. 23, 556–567 (2022).

31. Min-Oo, G., Bezman, NA, Madera, S., Sun, JC & Lanier, LL Proapoptotic Bim מווסת את התכווצות תאי NK הספציפיים לאנטיגן ואת היצירה של מאגר תאי NK בזיכרון לאחר זיהום בנגיף ציטומגלווירוס. J. Exp. Med. 211, 1289–1296 (2014).

32. Louis, C. et al. GM-CSF שמקורו בתאי NK מחזק דלקת מפרקים דלקתית ומווסת לרעה על ידי CIS. J. Exp. Med. 217, e20191421 (2020).

33. Bjorkstrom, NK, Strunz, B. & Ljunggren, HG תאי רוצח טבעי בחסינות אנטי-ויראלית. נאט. כומר אימונול. 22, 112–123 (2022).

34. Smyth, MJ et al. Perforin הוא תורם מרכזי לבקרת תאי NK של גרורות הגידול. J. Immunol. 162, 6658–6662 (1999).

35. Van der Meulen, J., Speleman, F. & Van Vlierberghe, P. The H3K27me3 demethylase UTX בהתפתחות תקינה ובמחלה. Epigenetics 9, 658–668 (2014).

36. Wang, SP et al. רשת רגולטורית תעתיק UTX-MLL4-p300 מעצבת באופן קואורדינציאלי נופי משפר פעילים ליצירת תמלול. מול. תא 67, 308–321 (2017).

37. Gozdecka, M. et al. משפר בתיווך UTX ושיפוץ כרומטין מדכא לוקמוגנזה מיאלואידית באמצעות ויסות הפוך לא קטליטי של תוכניות ETS ו-GATA. נאט. ג'נט. 50, 883–894 (2018).

38. Wang, C. et al. UTX מווסת התמיינות מזודרם של תאי גזע עובריים ללא תלות בפעילות H3K27 demethylase. פרוק. Natl Acad. Sci. ארה"ב 109, 15324–15329 (2012).

39. Shih, HY et al. רכישה התפתחותית של רגולומים עומדת בבסיס הפונקציונליות המולדת של תאי הלימפה. תא 165, 1120–1133 (2016).

40. Miller, SA, Mohn, SE & Weinmann, AS Jmjd3 ו-UTX ממלאים תפקיד בלתי תלוי ב-demethylase בעיצוב מחדש של כרומטין כדי לווסת ביטוי גנים תלוי חבר משפחה של T-box. מול. תא 40, 594–605 (2010).

41. קאיה-אוקור, HS et al. CUT&Tag ליצירת פרופיל אפיגנומי יעיל של דגימות קטנות ותאים בודדים. נאט. Commun. 10, 1930 (2019).

42. קופז, א' ואח'. תרומה של תאי NK Thy1+ לייצור IFN-גמא מגן במהלך זיהומי Salmonella typhimurium. פרוק. Natl Acad. Sci. ארה"ב 110, 2252–2257 (2013).

43. Langmead, B. & Salzberg, SL יישור מהיר לקריאה עם Bowtie 2. Nat. שיטות 9, 357–359 (2012).

44. Chen, EY et al. Enrichr: כלי לניתוח העשרה של רשימת גנים HTML5 אינטראקטיבית ושיתופית. BMC Bioinformatics 14, 128 (2013).

45. Heinz, S. et al. שילובים פשוטים של גורמי שעתוק הקובעים שושלת הם אלמנטים מווסתים של cis הדרושים לזהות מקרופאג ותאי B. מול. תא 38, 576–589 (2010).

46. ​​Rapp, M. et al. גורמי שעתוק של גורם הליבה-ביתא ו-Runx מקדמים תגובות תאי רוצח טבעי אדפטיבי. Sci. אימונול. 2, eaan3796 (2017).

47. Simonetta, F., Pradier, A. & Roosnek, E. T-bet ו-eomesodermin בהתפתחות, התבגרות ותפקוד תאי NK. חֲזִית. אימונול. 7, 241 (2016).

48. Presnell, JS, Schnitzler, CE & Browne, WE KLF/SP אבולוציה משפחתית של גורמי תמלול: התרחבות, גיוון וחדשנות באוקריוטים. גנום ביול. Evol. 7, 2289–2309 (2015).

49. קרמר, ב' ואח'. חתימות IFN-אלפא מוקדמות וחוסר תפקוד מתמשך הן מאפיינים מבדילים של תאי NK ב-COVID-19 חמור. חסינות 54, 2650–2669 (2021).

50. D'Agostino, P. et al. הורמוני המין מווסתים מתווכים דלקתיים המיוצרים על ידי מקרופאגים. אן. NY Acad. Sci. 876, 426–429 (1999).

51. Lu, FX et al. עוצמת החסינות של תאי B בנקבות מקוק רזוס נשלטת על ידי תאי CD8+ T תחת השפעת הורמוני סטרואידים שחלתיים. קלינ. Exp. אימונול. 128, 10–20 (2002).

52. Singh, RP & Bischof, DS הורמוני מין ומגדר משפיעים על הביטוי של סמנים של תאי T מווסתים בחולי SLE. חֲזִית. אימונול. 12, 619268 (2021).

53. קוק, KD et al. פינוי תלוי בתאי T follicular helper של זיהום נגיף מתמשך דורש ביטוי של תאי T של ההיסטון demethylase UTX. חסינות 43, 703–714 (2015).

54. Beyaz, S. et al. היסטון דמתילאז UTX מסדיר את התוכנית האפיגנטית הספציפית לשושלת של תאי T רוצחים טבעיים בלתי משתנה. נאט. אימונול. 18, 184–195 (2017).

55. Mitchell, JE et al. UTX מקדם הגנה אנטי-ויראלית בתיווך תאי T של CD8+ אך מפחית את העמידות של תאי T. Cell Rep. 35, 108966 (2021).

56. Schmiedel, BJ et al. השפעת פולימורפיזמים גנטיים על ביטוי גנים של תא חיסון אנושי. תא 175, 1701–1715 (2018).

57. Bosselut, R. Pleiotropic functions of H3K27Me3 demethylases בהתמיינות תאי חיסון. טרנדים Immunol. 37, 102–113 (2016).

58. Kechin, A., Boyarskikh, U., Kel, A. & Filipenko, M. cutPrimers: כלי חדש לחיתוך מדויק של פריימרים מקריאות של רצף ממוקד של הדור הבא. J. Comput. ביול. 24, 1138–1143 (2017).

59. Hong, S. et al. זיהוי של UTX ו-JMJD3 המכילים תחום JmjC כהיסטון H3 ליזין 27 demethylases. פרוק. Natl Acad. Sci. ארה"ב 104, 18439–18444 (2007).

60. Van Laarhoven, PM et al. גנים של תסמונת Kabuki KMT2D ו-KDM6A: ניתוחים פונקציונליים מדגימים תפקידים קריטיים בהתפתחות גולגולת הפנים, הלב והמוח. זִמזוּם. מול. ג'נט. 24, 4443–4453 (2015).

61. Rezvani, K. טיפול בתאים מאמצים באמצעות תאי רוצח טבעיים מהונדסים. תרגום מח עצם 54, 785–788 (2019).

אולי גם תרצה