Эпигенетика дифференцировки плазматических клеток: Всl6 и Blimp 1
Время реакций зародышевого центра и превращение В-клеток в плазматические клетки регулируются двумя взаимоисключающими репрессорами транскрипции - Всl6 и Blimp 1 ( рис. 21.10 ) ( Turner et al., 1994 ; Ye et al., 1997 ). Bcl6 экспрессируется на низком уровне в зрелых наивных В-клетках , но быстро ап-регулируется в некоторых В-клетках после антигенной стимуляции ( Fukuda et al., 1997 ). Клетки, которые не ап- регулируют Всl6, после встречи с антигеном дифференцируются в плазматические клетки, служащие начальным источником антител с низкой аффинностью ( Fukuda et al, 1997 ).
Наоборот, В-клетки, которые ап-регулируют Всl6, входят в реакцию зародышевого центра ( Fukuda et al., 1997 ) и поддерживаются как В-клетки за счет Всl6-опосредованной репрессии генов, которые контролируют дифференцировку плазматических клеток ( Shaffer et al., 2000 ). Одной из ключевых мишеней Всl6 является ген Prdm1 , кодирующий транскрипционный фактор Blimp 1 ( рис. 21.10 ). Интересно, что, оказывается, Рах5 помогает Всl6 в репрессии гена Blimp 1 ( Prdm1 ) ( рис. 21.10 ) ( Delogu et al., 2006 ). Однако, начав однажды экспрессироваться, Blimp 1 аннулирует транскрипционную программу В-клеток, включая экспрессию Всl6 и Рах5, и одновременно вызывает транскрипцию генов, специфичных для плазматических клеток ( Shaffer et al., 2002 ; Calame et al., 2003 ). Bcl6 и Blimp 1 используют широкий арсенал репрессивных механизмов для инактивации транскрипции генов. Один характерный аспект Всl6 - это использование ацетилирования лизина за рамками модификации гистонов, чтобы контролировать репрессию генов ( Bereshchenko et al., 2002 ). Всl6 взаимодействует с МТAЗ , субъединицей корепрессорного комплекса Mi-2/NuRD , который в высокой степени экспрессируется в В-клетках зародышевого центра ( Fujita et al., 2004 ). Ассоциация Всl6 с комплексом Mi-2/NuRD, содержащим МТAЗ, необходима для репрессии гена, так как истощение МТAЗ, опосредованное RNAi , ведет к реактивации репрессированных Всl6 генов-мишеней в В-клетках ( Fujita et al., 2004 ). Функция репрессии комплекса Всl6/МТAЗ/Mi-2/NuRD зависит от статуса ацетилирования остатков лизина как в Всl6, так и в гистонах, связанных с локусом репрессированного гена. Для осуществления взаимодействия центрального домена Всl6 с МТAЗ он должен быть деацетилирован, тогда как репрессия гена посредством комплекса МТAЗ/Mi-2/NuRD зависит от деацетилаз гистонов HDAC1 и HDAC2 класса 1 ( Fujita et al., 2004 ).
Всl6 далее связывается через свой амино-концевой домен POZ с тремя корепрессорами SMRT , NCoR и BCoR взаимоисключающим образом ( Huynh and Bardwell, 1998 ; Huynh et al., 2000 ). Эти три корепрессора, которые дополнительно взаимодействуют с ферментом класса II - HDAC3 ( Huynh et al., 2000 ), могут усиливать репрессию, опосредованную МТAЗ, тех же генов, служащих мишенями для Всl6, или сайленсировать другой набор генов в В-клетках зародышевого центра. Антигенная стимуляция высокоаффинных рецепторов Ig на В-клетках зародышевого центра сопровождается редукцией уровня белка Всl6. Активация рецептора, таким образом, ведет к фосфорилированию Всl6, индуцированному MAP-киназой , которое включает быструю деградацию белка Всl6 по убиквитин- протеосомному пути ( Niu et al., 1998 ).
Падение уровня Всl6 смягчает репрессию гена Prdm2 , что приводит к увеличению экспрессии белка Blimp 1 и последующему развитию в плазматические клетки ( рис. 21.10 ) ( Shaffer et al., 2000 ; Calame et al., 2003 ). Blimp 1 контролирует множество аспектов дифференцировки плазматических клеток. Во-первых, Blimp 1 нацеливает глубинную транскрипционную программу дифференцировки В-клеток с помощью репрессирующего Рах5 ( рис. 10 ) ( Shaffer et al., 2002 ), который необходим для поддержания функции и идентичности В-клеток ( Horcher et al., 2001 ; Mikkola et al., 2002 ). Во-вторых, с помощью даун-регуляции экспрессии других транскрипционных факторов (таких как Spi-B , EBF1 , CIITA , Id3 , Oct2 , и OBF1 ) Blimp 1 косвенно заканчивает транскрипцию генов, которые кодируют белки, необходимые для сигналинга с рецептора антигена и для презентации антигена ( Shaffer et al., 2002 ). В-третьих, чтобы обеспечить покоящееся состояние плазматических клеток, Blimp 1 напрямую репрессирует транскрипцию с-mус ( Shaffer et al., 2002 ). В-четвертых, гены, несоответствующие линии, зарепрессированные в В-клетках при помощи Рах5 , реактивируются после того, как в плазматических клетках произошла опосредованная Blimp 1 даун-регуляция экспрессии Рах5 ( Delogu et al., 2006 ). Следовательно, подавляя остальные репрессоры, Blimp 1 может косвенно активировать экспрессию дополнительных генов с важными для плазматических клеток функциями. В-пятых, Blimp 1 необходим для экспрессии секретируемых иммуноглобулинов ( Calame et al., 2003 ), которые накапливаются в эндоплазматическом ретикулуме, активируя тем самым экспрессию ХВР1 , как часть реакции на развернутый белок. Транскрипционный фактор ХВР1 регулирует секрецию антител, и, таким образом, он важен для дифференцировки плазматических клеток ( Reimold et al., 2001 ; Shaffer et al, 2004 ).
Интересно, что Blimp 1 также является ключевым детерминантом спецификации примордиальных зародышевых клеток на ранних стадиях эмбриогенеза, как это обсуждается в главе " Зародышевая линия и плюрипотентные стволовые клетки ". Механизм Blimp 1- опосредованной репрессии в развивающихся примордиальных зародышевых и плазматических клетках в основном неясен. Похоже, однако, что Blimp 1 использует в плазматических клетках те же принципы репрессии, что и в фибробластах, где PRDI-BF1 , человеческий ортолог мышиного Blimp 1, участвует в постиндукционной репрессии гена бета-интерферона ( IFNB1 ) во время вирусной инфекции ( Keller and Maniatis, 1991 ). Несколько механизмов отвечают за репрессию гена IFNB1, опосредованную PRDI-BF1. Присоединение PRDI-BF1 способно переместить активаторы транскрипции с промотора IFNB1 ( Keller and Maniatis, 1991 ). Кроме того, PRDI-BF1 взаимодействует с корепрессорами белкового семейства Groucho , которое использует деацетилазы гистонов как часть своего репрессионного механизма ( Ren et al., 1999 ). Дальнейший сайленсинг достигается через ассоциацию PRDI-BF1 с белком G9a ( Gyory et al., 2004 ), который принадлежит подсемейству метилтрансфераз гистонов со специфичностью к лизину 9 гистона НЗ ( Tachibana et al., 2002 ). В отличие от Suv39h1 , который использует НЗК9mеЗ для построения транскипционно репрессивной среды в центромерном гетерохроматине ( Peters et al., 2001 ), G9a вносит свой вклад в НЗК9mе2 и генный сайленсинг в эухроматиновых участках ( Tachibana et al., 2002 ). Каталитическая активность G9a требуется для подавления функции PRDI-BF1 , так как каталитически неактивный белок G9a аннулирует ингибирующее влияние PRDI-BF1 на транскрипцию IFNB1 ( Gyory et al., 2004 ). Далее делеция домена, взаимодействующего с G9a, предотвращает метилирование НЗК9 и транскрипционный сайленсинг посредством PRDI-BF1 ( Gyory et al., 2004 ). В свете этих данных вероятно, что метилирование гистонов, опосредованное G9a, является необходимым механизмом, с помощью которого Blimp 1 генерирует стабильный паттерн экспрессии генов в плазматических клетках. Интересно, что белок Blimp 1 также содержит домен SET подсемейства PR (RIZ) . Предположили, что домен SET родственного белка RIZ1 ( Prdm2 ) участвует в супрессии опухоли и метилировании гистона НЗ по лизину 9 ( Kim et al., 2003 ). Следовательно, остается проверить, вносит ли также домен SET белка Blimp 1 свой вклад в репрессию гена в процессе дифференцировки плазматических клеток.
