arلغة
الصفحة الرئيسية / معرفة / المحتوى

معرفة

يتحكم المنظم اللاجيني المرتبط بـ X UTX في الاختلافات الجنسية الجوهرية لخلايا NK

Dec 27, 2023

تكون نتائج العدوى الفيروسية متحيزة جنسياً، حيث يكون الذكور أكثر عرضة بشكل عام من الإناث. ومن المفارقات أن أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية المضادة للفيروسات (NK) تزداد لدى الذكور. لقد أثبتنا أنه على الرغم من زيادة أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية في ذكور الفئران، إلا أنها تظهر انخفاضًا في وظيفة المستجيب مقارنة بالإناث في الفئران والبشر. لم تكن هذه الاختلافات تعتمد فقط على هرمونات الغدد التناسلية، لأنها استمرت في الفئران التي تم استئصال الغدد التناسلية فيها. كان Kdm6a (الذي يشفر البروتين UTX)، وهو منظم جيني يفلت من تعطيل X، أقل في الخلايا القاتلة الطبيعية الذكور، في حين أن نقص UTX الجوهري للخلايا القاتلة الطبيعية في إناث الفئران أدى إلى زيادة أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية وانخفاض استجابات المستجيب. علاوة على ذلك، أظهرت الفئران التي تعاني من نقص UTX الداخلي لخلايا NK زيادة في فتك الفيروس المضخم للخلايا في الفأر. كشف التحليل التكاملي متعدد الأوميات عن دور حاسم لـ UTX في تنظيم إمكانية الوصول إلى الكروماتين والتعبير الجيني الحاسم لتوازن خلايا NK ووظيفة المستجيب. بشكل جماعي، تشير هذه البيانات إلى UTX كمحدد جزيئي حاسم للاختلافات بين الجنسين في خلايا NK.

توجد اختلافات بين الجنسين محفوظة تطوريًا في كل من الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية. في حين أن الذكور أقل عرضة للمناعة الذاتية، فإن لديهم أيضًا استجابة مناعية مضادة للفيروسات أقل قوة من الإناث. على سبيل المثال، يكون لدى الذكور عبء أعلى من الفيروس المضخم للخلايا البشرية (HCMV) بعد الإصابة، مما يشير إلى زيادة التعرض للتهديدات الفيروسية. وقد تم توضيح ذلك أيضًا مؤخرًا خلال جائحة مرض فيروس كورونا 2019 (COVID-19)، حيث تم افتراض أن التحيز القوي للذكور للمرض الشديد يعكس الاختلافات بين الجنسين في الاستجابات المناعية5. أفادت دراسات متعددة أجريت على البشر والفئران مؤخرًا عن وجود اختلافات في توزيع الخلايا المناعية و/أو وظيفتها لدى الذكور مقابل الإناث. ومع ذلك، فإن الأساس الجزيئي لهذه الاختلافات، والآليات التي تؤثر من خلالها هذه الاختلافات على نتائج المرض، لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. يتم تحديد الاختلافات بين الجنسين في الثدييات ليس فقط عن طريق هرمونات الغدد التناسلية المتباينة، ولكن أيضًا عن طريق جرعة الكروموسوم الجنسي 1. على سبيل المثال، يكون التعبير عن مجموعة فرعية من الجينات المرتبطة بالكروموسوم X أعلى عند الإناث (XX) مقارنة بالذكور (XY)8. بينما تخضع الإناث لتعطيل عشوائي لكروموسوم X (XCI) للحفاظ على مستويات مماثلة من التعبير البروتيني المرتبط بـ X بين الجنسين، فإن XCI غير مكتمل، حيث تفلت 3-7% من جينات كروموسوم X من التعطيل في الفئران و20-30% من التعطيل في الفئران. البشر8،9. على هذا النحو، تم ربط المستويات التفاضلية للتعبير الجيني المرتبط بـ X لدى الإناث مقابل الذكور بالاختلافات بين الجنسين في مجموعة واسعة من الحالات بما في ذلك عيوب الأنبوب العصبي 10 وأمراض المناعة الذاتية 11،12. باعتبارها الخلايا الليمفاوية الفطرية المنتشرة من النوع الأول، تعمل الخلايا القاتلة الطبيعية كخط دفاع مبكر ضد أفراد عائلة فيروس الهربس. تتجلى أهمية الخلايا القاتلة الطبيعية في المناعة المضادة للفيروسات لدى المرضى الذين يعانون من خلل في أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية أو وظائفها، والذين يكونون عرضة بشدة للإصابة بفيروسات الهربس مثل فيروس HCMV وفيروس إبشتاين-بار. في الفئران، هناك حاجة إلى خلايا NK للسيطرة على الفيروس المضخم للخلايا الماوس (MCMV) وغيرها من الالتهابات الفيروسية. الفئران التي تعاني من نقص وراثي في ​​وظيفة الخلايا NK أو فقدان أرقام الخلايا NK لديها زيادة كبيرة في التتر الفيروسي والوفيات بعد الإصابة بـ MCMV . وبالتالي، تعتبر الخلايا القاتلة الطبيعية حاسمة في المناعة المضادة للفيروسات في كل من الفئران والبشر.

Desert ginseng-Improve immunity (9)

cistanche tubulosa-تحسين الجهاز المناعي

ونظرًا للوظيفة القوية المضادة للفيروسات التي تتمتع بها الخلايا القاتلة الطبيعية، فقد كان من غير المتوقع أن يظهر الذكور المعرضون للإصابة بالفيروسات أعدادًا أكبر من الخلايا القاتلة الطبيعية 6،7. بخلاف أرقام خلايا NK، فإن سمات (ميزات) الخلايا NK ثنائية الشكل الأخرى التي لم يتم تقديرها سابقًا قد تفسر بدلاً من ذلك الاختلافات بين الجنسين أثناء العدوى الفيروسية. لقد أثبتنا أنه في حين أن الخلايا القاتلة الطبيعية الذكورية تعرض لياقة خلوية معززة في الفئران، إلا أنها تظهر انخفاضًا في وظيفة المستجيب في الفئران والبشر. لم تكن هذه التحيزات الجنسية في تكوين الخلايا القاتلة الطبيعية ووظيفتها ناجمة تمامًا عن الاختلافات الهرمونية، لأنها استمرت في الفئران التي تم استئصال الغدد التناسلية فيها. من خلال فحص التعبير التفاضلي، حددنا المنظم اللاجيني المرتبط بـ X والمعروف باسم XCI الهارب UTX، والذي تم التعبير عنه بمستويات أقل بكثير في كل من خلايا NK الذكورية والماوسية. ينظم UTX كلا من لياقة خلايا NK ووظيفة المستجيب بطريقة تعتمد على الجرعة لأن قصور UTX في خلايا NK الأنثوية كان كافيًا لزيادة أعداد خلايا NK مع إضعاف إنتاج السيتوكين والسمية الخلوية. أظهرت خلايا NK التي تعاني من نقص UTX ثباتًا معززًا في الجسم الحي ومقاومة موت الخلايا المبرمج خارج الجسم الحي، بالإضافة إلى زيادة القابلية للإصابة بعدوى MCMV. كانت هذه التأثيرات مستقلة عن نشاط ديميثيلاز الجوهري لـ UTX، حيث لم يتغير إنتاج خلايا NK والإنترفيرون (IFN) في الفئران التي تعبر عن طفرة UTX "ميتة للديميثيلاز". تحليل تكاملي باستخدام مقايسة الكروماتين الذي يمكن الوصول إليه عبر الترانسبوزيز باستخدام التسلسل (ATAC-seq)، وتسلسل الحمض النووي الريبي (RNA-seq)، ومضاد UTX CUT&Tag (الانقسام تحت الأهداف ومقايسة العلامات) من النوع البري (WT) وUTX- كشفت خلايا NK الناقصة عن دور حاسم لـ UTX في تنظيم التعبير عن مواضع الجينات المشاركة في لياقة خلايا NK واستجابات المستجيب. تحدد النتائج التي توصلنا إليها UTX كمحرك رئيسي للاختلافات بين الجنسين في توازن الخلايا NK ووظيفة المستجيب من خلال التعديل المستقل للتعبير الجيني عن الميثيلاز.

Desert ginseng-Improve immunity (23)

cistanche tubulosa-تحسين الجهاز المناعي

انقر هنا لعرض منتجات Cistanche Enhance Immunity

【اطلب المزيد】 البريد الإلكتروني: cindy.xue@wecistanche.com / تطبيق Whats: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

نتائج

إن إزدواج الشكل الجنسي NK مستقل عن الهرمونات الجنسية الغدد التناسلية

أفاد تحقيق حديث لفحص الطحال في الفئران C57BL/6 عن زيادة أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية لدى الذكور مقابل الإناث. تمشيًا مع هذه البيانات، لاحظنا أن خلايا NK الطحالية (المحددة باسم CD3− TCR - NK1.1+؛ البيانات الموسعة الشكل 1 أ) تزداد في التردد (الشكل 1 أ، ب) والأرقام المطلقة (الشكل 1 ج). ) في ذكور الفئران C57BL/6 مقارنة بالإناث. تشير هذه النتائج إلى أن السمات الجنسية الأخرى ثنائية الشكل التي تتجاوز أرقام الخلايا القاتلة الطبيعية قد تكون مسؤولة عن زيادة قابلية الذكور للإصابة بالعدوى الفيروسية. استجابة للعدوى الفيروسية، تعتبر الخلايا القاتلة الطبيعية حاسمة في الإنتاج المبكر للسيتوكينات المؤيدة للالتهابات، وخاصة الإنترفيرون - 20–22. لاختبار ما إذا كانت هناك اختلافات بين الجنسين في الوظيفة الجوهرية للخلايا القاتلة الطبيعية، قمنا بمقارنة إنتاج السيتوكينات المستجيبة في الخلايا القاتلة الطبيعية المعزولة من الفئران الأنثوية مقابل الذكور خارج الجسم الحي. أدى التحفيز باستخدام السيتوكينات المؤيدة للالتهابات إنترلوكين (IL) -12 و IL -15 إلى انخفاض إنتاج IFN بواسطة خلايا NK الذكور (الشكل 1 د، هـ والبيانات الموسعة الشكل 1 ب). وقد لوحظت نتائج مماثلة استجابةً لـ IL -12 و IL -18 (شكل البيانات الموسعة 1 ج، د)، مما يشير إلى وجود خلل في استجابة الخلايا القاتلة الطبيعية الذكرية لتحفيز السيتوكينات. بالإضافة إلى ذلك، فإن الخلايا القاتلة الطبيعية البشرية (TCR - CD3− CD56+) المعزولة من خلايا الدم وحيدة النواة المحيطية (PBMCs) التي تم تنشيطها باستخدام خلايا سرطان الدم IL-12 وK562 أدت إلى انخفاض نسبة الإنترفيرون - + (الشكل 1f والبيانات الموسعة الشكل 1e) وIFN- يعني شدة التألق (MFI؛ الشكل 1g) في خلايا NK الذكور مقابل الإناث. وبالتالي، على الرغم من زيادة أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية، إلا أن إنتاج السيتوكينات المؤثر للخلايا القاتلة الطبيعية الذكرية ينخفض ​​باستمرار في كل من الفئران والبشر استجابة للسيتوكينات المؤيدة للالتهابات المستحثة أثناء العدوى الفيروسية.

يعتمد الجنس الأنثوي أو الذكري على مركب من الهرمونات التناسلية (على سبيل المثال، هرمون الاستروجين أو الأندروجينات) والكروموسومات الجنسية (على سبيل المثال، 46XX أو 46XY)1. أظهرت الدراسات السابقة التأثيرات المباشرة لهرمونات الغدد التناسلية في تنظيم إنتاج الإنترفيرون بواسطة الخلايا القاتلة الطبيعية، ولكن يظل من الممكن أن تُعزى الاختلافات بين الجنسين في الخلايا القاتلة الطبيعية أيضًا إلى عوامل داخلية للخلية. لتحديد التأثيرات التي تتوسطها الهرمونات الجنسية، قمنا بفحص وفرة الخلايا القاتلة الطبيعية ووظيفتها في الفئران التي تم استئصال الغدد التناسلية. فشل استئصال الغدد التناسلية في القضاء على الفروق بين الجنسين في تردد خلايا NK (الشكل 1 س والبيانات الموسعة الشكل 1f)، والأرقام المطلقة (الشكل 1i) وإنتاج بروتين IFN استجابةً لتحفيز السيتوكينات (الشكل 1j، k والبيانات الموسعة الشكل 1). 1g)، مما يشير إلى أن هرمونات الغدد التناسلية ليست مسؤولة فقط عن الاختلافات بين الجنسين في الخلايا القاتلة الطبيعية. في حين أن المجموعات الفرعية لنضج الخلايا NK التي تم تحديدها بواسطة تعبير CD11b وCD27 لها قدرات تفاضلية للبقاء ووظيفة المستجيب، فإن خلايا NK الطحالية المشتقة إما من WT أو الفئران الأنثوية والذكور التي تم استئصال الغدد التناسلية لم تظهر اختلافات كبيرة في ترددات المجموعات الفرعية لنضج الخلايا NK (البيانات الموسعة الشكل 1). .1 ساعة-ك). أشارت هذه النتائج إلى أن التحيزات الجنسية الملحوظة في عدد خلايا NK ووظيفة المستجيب لا ترجع إلى حالات النضج التفاضلي. وهكذا، افترضنا أن جرعة الكروموسوم الجنسي قد تساهم في وفرة الخلايا القاتلة الطبيعية التفاضلية ووظيفتها بين الجنسين.

Desert ginseng-Improve immunity (3)

cistanche tubulosa-تحسين الجهاز المناعي

يفلت UTX من تعطيل X ويتم التعبير عنه بشكل أكبر عند الإناث

بينما تخضع الإناث 46XX لـ XCI للتحكم في جرعات الجينات المرتبطة بـ X، فإن مجموعة فرعية من الجينات تهرب من XCI (تسمى الهاربين XCI)، مما يؤدي غالبًا إلى تعبير أعلى عند الإناث مقارنة بالذكور. وبالتالي، فإن زيادة تعبير XCI الهارب لدى الإناث مقارنة بالذكور يمكن أن يتوسط في الاختلافات بين الجنسين في خلايا NK. بينما تفلت جينات مختلفة من تعطيل X في البشر والفئران، فقد تم تحديد خمسة جينات (XIST، DDX3X، KDM6A، EIF2S3، KDM5C) سابقًا على أنها هاربة من XCI في كليهما. تم استبعاد XIST من التحليل الإضافي لأنه لا يتم التعبير عنه في الخلايا الذكورية بسبب دوره المعروف في XCI في الخلايا الأنثوية 1. تم تنظيم جميع الجينات الأربعة المتبقية بشكل كبير في خلايا NK الذكور مقابل خلايا NK الأنثوية، في كل من البشر (الشكل 2 أ) والفئران (الشكل 2 ب). عرضت مستويات النسخ Kdm6a (التي تشفر UTX) التعبير الأكثر ثنائي الشكل جنسيًا في كل من خلايا NK البشرية والماوس (الشكل 2 أ، ب). أعربت خلايا NK الذكور أيضًا عن انخفاض مستويات بروتين UTX مقارنةً بخلايا NK الأنثوية في الفئران (الشكل 2 ج، د). استمرت هذه الاختلافات في مستويات نسخة Kdm6a ومستويات بروتين UTX في كل من الفئران التي تم استئصال الغدد التناسلية (الشكل 2e-g) والفئران ذات الأنماط الجينية الأربعة الأساسية (FCG) (البيانات الموسعة الشكل 2 أ) حيث يتم فصل مكمل الكروموسوم الجنسي (XX ​​أو XY) عن الجهاز التناسلي (المبيضين أو الخصيتين)28. تشير هذه البيانات إلى أن مستويات التعبير عن Kdm6a (UTX) متحيزة جنسيًا في خلايا NK وتمليها في المقام الأول جرعة الكروموسوم X بدلاً من هرمونات الغدد التناسلية.

UTX يقمع لياقة الخلايا القاتلة الطبيعية

لتحديد ما إذا كان UTX يتوسط الاختلافات الجنسية المرصودة في خلايا NK، قمنا بإنشاء سلسلة من الفئران مع فقدان UTX المعتمد على الجرعة. أولاً، قمنا بإنشاء فئران أنثى مع حذف متغاير الزيجوت لـ UTX في خلايا NK (Kdm6afl/WT Ncr1Cre+، يشار إليها فيما يلي باسم UTXHet؛ جدول البيانات التكميلي 1) لتقليد النسخة الوحيدة من UTX المعبر عنها في الذكور. لقد أكدنا تعبيرًا مشابهًا لبروتين UTX لخلايا NK بين أنثى UTXHet وفئران WT (Kdm6afl / y Ncr1Cre-) (البيانات الموسعة الشكل 2 ب). عرضت الفئران الأنثوية UTXHet أرقامًا مماثلة لخلايا NK الطحالية مقارنةً بوزن الذكور (الشكل 3 أ، ب)، وكلاهما أظهر أعدادًا متزايدة من خلايا NK مقارنة بخلايا WT الأنثوية. لم يلاحظ أي فروق ذات دلالة إحصائية في النضج بواسطة تعبير CD11b و CD27 بين خلايا NK من أنثى WT وذكور WT وفئران UTXHet الأنثوية (البيانات الموسعة الشكل 2 ج). وبالتالي، كان فقدان نسخة واحدة من UTX كافيًا لزيادة أعداد خلايا NK بطريقة مستقلة عن النضج. أنتجنا بعد ذلك فئرانًا بحذف متماثل لـ UTX (Kdm6afl/flNcr1Cre+، يشار إليه فيما يلي باسم UTXNKD؛ جدول البيانات التكميلي 1)، مما أدى إلى فقدان نسختي UTX في خلايا NK. كان تعبير بروتين UTX أقل بشكل ملحوظ في خلايا UTXNKD NK الأنثوية مقارنة بخلايا WT NK الأنثوية عن طريق قياس التدفق الخلوي (البيانات الموسعة الشكل 2 ب)، وكذلك أقل مقارنة بخلايا NK مع نسخة UTX واحدة (أي ذكر WT وUTXHet الأنثوي). ). تم تأكيد غياب بروتين UTX بالحجم المتوقع (180 كيلو دالتون) في UTXNKD الأنثوية مقارنة بخلايا WT NK بواسطة اللطخة الغربية (البيانات الموسعة الشكل 2 د). زادت ترددات خلايا NK والأرقام المطلقة مع تناقص رقم نسخة UTX (الشكل 3 ج، د والبيانات الموسعة الشكل 3 أ). تشير هذه البيانات إلى تورط UTX في تنظيم تردد خلايا NK والأرقام المطلقة بطريقة تعتمد على الجرعة.

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.

الشكل 1|الاختلافات بين الجنسين في إنتاج الإنترفيرون وأعداد الخلايا القاتلة الطبيعية مستقلة عن هرمونات الغدد التناسلية. أ - ج ، مخططات النقطة التمثيلية (أ) والتردد (ب) والأرقام المطلقة (ج) لخلايا NK الطحالية (CD3− TCR - NK1.1+ ) في فئران C57BL/6 من الإناث والذكور (ن { {7}} لكل مجموعة). d، e، النسبة المئوية لـ IFN - + (d) وIFN- MFI (e) الطبيعي لخلايا NK الطحالية الكلية من الفئران الأنثوية مقابل الذكور المستزرعة بدون علاج (NT) أو IL{{10} } (50 نانوغرام مل−1) و IL-12 (20 نانوغرام مل−1) لمدة 4 ساعات، تم تطبيعها إلى MFI للإناث IL-15/IL{ {18}} علاج (ن=8 لكل مجموعة). f، g، النسبة المئوية لـ IFN {{2 0}} (f) و IFN- MFI (g) الطبيعي لـ CD3− CD 56+ أنثى (n=6) وذكر (n { {25}}) خلايا NK البشرية المستنبتة والمحفزة باستخدام 10 نانوغرام مل−1 من IL-12 لمدة 16 ساعة في وجود خلايا K562، تم تطبيعها إلى MFI للإناث IL-12 علاج. h، i، التردد (h) والأرقام المطلقة (i) لخلايا NK الطحالية في الفئران الإناث والذكور التي تم استئصال الغدد التناسلية (ن=18 لكل مجموعة). j، k، النسبة المئوية لـ IFN - + (j) وIFN- MFI (k) الطبيعي لإجمالي خلايا NK الطحالية المعزولة من فئران الإناث والذكور التي تم استئصال الغدد التناسلية والمزروعة باستخدام NT أو IL -15 (50 نانوغرام مل− 1) و IL -12 (20 نانوغرام مل−1) لمدة 4 ساعات (ن=12 لكل مجموعة). تمثل البيانات 2-4 تجارب مستقلة. تمت مقارنة العينات باستخدام اختبار t للطالب غير المقترن ثنائي الذيل ويتم عرض نقاط البيانات كفئران فردية بمتوسط ​​± sem (* P <0.05؛ ** P <0.01؛ *** P <0.001؛ **** P <0.0001). قيم P المحددة هي كما يلي: b=0.0002; ج=0.006; د=0.0036; ه=0.0013; و=0.04؛ ز=0.03؛ ح <0.0001؛ أنا=0.0006; ي=0.0234; ك=0.0019.

لتحديد الآليات الكامنة وراء زيادة أعداد خلايا NK في الفئران UTXNKD (CD45.2+)، تم إنتاج نسبة 1:1 من فئران نخاع العظم المختلط (mBMC) مع WT (CD45.1+ ) . بعد ستة أسابيع من إعادة التكوين، لاحظنا ميزة تنافسية ملحوظة لخلايا NK الأنثوية UTXNKD (CD45.2+) مقارنة بـ WT لدى المتلقيات الإناث (CD451x2) بعد زرع نخاع العظم (البيانات الموسعة الشكل 3 ب، ج). على النقيض من خلايا NK، عرضت الخلايا التائية من نفس المتبرع (UTXNKD، CD45.2+ ) ، والتي تعتبر UTX كافية بسبب حذف UTX الخاص بـ NK، نسبة الحقن الأصلية (1:1؛ شكل البيانات الموسعة 3 ب، ج). تشير هذه البيانات إلى أن أرقام خلايا NK المكبوتة بواسطة UTX بطريقة جوهرية للخلية أثناء التطوير. لاختبار ما إذا كان هذا النمط الظاهري مدفوعًا بالاختلافات في التكاثر، قمنا بتحليل علامة انقسام الخلايا Ki67 في خلايا NK الطحالية في الفئران WT: UTXNKD mBMC، التي تم حقنها بنسبة 4: 1 لتطبيع عدد الخلايا بين الأنماط الجينية. ومن المفارقات أن خلايا UTXNKD NK عرضت ترددات أقل لخلايا Ki 67+ وأظهرت تخفيفًا أقل لـ CFSE استجابةً لـ IL -15 (البيانات الموسعة الشكل 3d، e). تشير هذه النتائج إلى أن ارتفاع أعداد خلايا NK التي لوحظت في الفئران UTXNKD لم تكن بسبب زيادة التكاثر. في ضوء هذه النتائج ، افترضنا أن التردد المرتفع لخلايا NK في الفئران UTXNKD (الشكل 3 ج ، د) يمكن أن يكون بسبب اللياقة الخلوية المحسنة لخلايا NK في غياب تعبير UTX. لاختبار هذا الاحتمال، تمت تسمية خلايا NK الطحالية WT (CD451x2 ) وUTXNKD (CD45.2+ ) المتميزة بشكل خلقي بـ Cell Trace Violet (CTV) وتم نقلها إلى مستلمي WT (CD45.1+ ) في نسبة 1:1 (البيانات الموسعة الشكل 3f). في اليوم السابع بعد النقل، انحرف السكان المنقولون نحو خلايا UTXNKD NK في الطحال المتلقي (الشكل 3 هـ، و)، مما يدل على قمع UTX الداخلي للخلية لتوازن خلايا NK الناضجة. لم يكن هذا الاختلاف بسبب تغير الانتشار، لأن تخفيف CTV من قبل كلا المجموعتين المنقولتين كان في حده الأدنى في اليوم السابع بعد النقل (البيانات الموسعة الشكل 3 ز). لاختبار ما إذا كان UTX يقمع توازن خلايا NK من خلال تنظيم موت الخلايا المبرمج، قمنا بمقارنة تعبير caspase 3 المشقوق في خلايا NK المصنفة المحتضنة إما باستخدام IL-15 وحده أو مع IL-15 ومحفز موت الخلايا المبرمج، Nutlin{{42 }}a29. يرتبط تعبير UTX السفلي بانخفاض خلايا كاسباس المشقوقة 3+ NK في وجود جرعة منخفضة من IL -15 و Nutlin -3 علاج (الشكل 3 ز، ح). علاوة على ذلك، أظهرت الخلايا NK الذكور أيضًا انخفاضًا متواضعًا ولكن ملحوظًا في تواتر خلايا NK الكاسبيز 3+ المشقوقة استجابةً لـ Nutlin-3a مقارنة بالخلايا NK الأنثوية، والتي استمرت أيضًا في الفئران بعد استئصال الغدد التناسلية (بيانات موسعة). الشكل 3 ح-ك). علاوة على ذلك، يعتمد تنظيم موت الخلايا المبرمج للخلايا القاتلة الطبيعية والبقاء على قيد الحياة على مستويات التعبير النسبي لـ Bcl -2 (العامل المضاد لموت الخلايا المبرمج) 30، والذي يمكن استعداءه بواسطة Bim (العامل المؤيد للاستماتة) 31. أظهرت خلايا UTXNKD NK زيادة في تعبير البروتين داخل الخلايا عن Bcl -2 وزيادة متواضعة في Bim (الشكل 3i، j والبيانات الموسعة الشكل 3l) مقارنة بخلايا WT NK. أدى ذلك إلى زيادة كبيرة في نسبة Bcl -2: Bim في خلايا UTXNKD NK (الشكل 3 ك). أظهرت خلايا NK الذكور أيضًا زيادة كبيرة في نسبة Bcl -2: Bim (الشكل 3l)، والتي استمرت بعد استئصال الغدد التناسلية (الشكل 3 م). توضح هذه البيانات معًا أن مستويات UTX المتغيرة قد تكمن وراء الاختلافات بين الجنسين في لياقة خلايا NK من خلال تنظيم تعبير 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).

الشكل 2|يعرض UTX المرتبط بـ X تعبيرًا جينيًا ثنائي الشكل جنسيًا مستقلاً عن الهرمونات الجنسية. تعبير طبيعي عن جينات XCI الهاربة باستخدام بيانات RNA-seq لقاعدة بيانات DICE على خلايا NK المصنفة من الإناث البشرية (ن=36) مقابل الذكور (ن {{4 }}) تطبيع للإناث. ب ، التعبير الطبيعي عن جينات XCI الهاربة بواسطة PCR الكمي مع النسخ العكسي (RT – qPCR) في خلايا NK الطحالية من الفئران الأنثوية مقابل الذكور (C57BL / 6 ؛ 8 أسابيع ، n=5 لكل مجموعة). يتم ترتيب الجينات عن طريق زيادة تغير الطيات بين الإناث والذكور من اليسار إلى اليمين. ج ، د ، الرسم البياني التمثيلي ( ج ) و MFI ( د ) الطبيعي للتعبير بروتين UTX في خلايا NK الطحال من الفئران الساذجة مقابل الذكور عن طريق قياس التدفق الخلوي ، تم تطبيعه إلى MFI من الفئران الأنثوية (C57BL / 6 ؛ 8 أسابيع من العمر ؛ n { {12}} لكل مجموعة). e ، التعبير النسبي لـ Kdm6a (UTX) بواسطة RT – qPCR لخلايا NK الطحالية المعزولة التي تم تطبيعها للإناث (ن=6 لكل مجموعة). f ، g الرسوم البيانية التمثيلية ( f ) و UTX MFI النسبي ( g ) لخلايا NK عن طريق قياس التدفق الخلوي من الطحال من الفئران الإناث والذكور التي تم استئصال الغدد التناسلية ( ن=6 لكل مجموعة) تم تطبيعها إلى الإناث. تمت مقارنة العينات باستخدام اختبار t للطالب ثنائي الذيل ويتم عرض نقاط البيانات على شكل فئران فردية بمتوسط ​​± sem (*P < 0.{{20}}5; **P < 0.01؛ *** P <0.001). قيم P المحددة هي كما يلي: a <0.001؛ ب: Ddx3x=0.03، Kdm5c=0.0017، Eif2s 3 = 0.0113، Kdm6a=0.000087؛ د=0.003؛ ه=0.008؛ ز=0.0029).

UTX يعزز وظيفة المستجيب للخلايا NK

نظرًا لأن خلايا NK الذكورية أظهرت انخفاضًا في إنتاج IFN (الشكل 1 د، هـ) بشكل مستقل عن هرمونات الغدد التناسلية (الشكل 1 ي، ك) فقد سعينا بعد ذلك إلى تحديد ما إذا كان هذا النمط الظاهري يتم تنظيمه بواسطة مستويات UTX. بعد تحفيز السيتوكين، كانت الترددات والأعداد المطلقة للخلايا المنتجة لـ IFN - - (الشكل 4 أ والبيانات الموسعة الشكل 4 أ، ب) وكذلك IFN-MFI (الشكل 4 أ) متشابهة بين ذكور WT وأنثى UTXHet NK الخلايا. كان إنتاج IFN بواسطة خلايا UTXHet NK الأنثوية وسيطًا بين خلايا WT الأنثوية وخلايا UTXNKD NK الأنثوية (الشكل 4 أ والبيانات الموسعة الشكل 4 أ، ب). ولوحظ هذا الاتجاه أيضًا من خلال مقارنة تراكم IFN لخلايا NK بواسطة ELISA (الشكل 4 ب). علاوة على ذلك ، لم تكن هذه الظاهرة خاصة بـ IFN- ، لأن إنتاج عامل تحفيز مستعمرة الخلايا المحببة (GM-CSF) ، وهو جزيء مؤثر NK مؤيد للالتهابات ، تم تقليله أيضًا مع انخفاض عدد نسخ UTX في خلايا NK الأنثوية (الشكل 4 ج). ).

بالإضافة إلى إنتاج السيتوكينات، يعد نشاط التحلل الخلوي للخلايا القاتلة الطبيعية أمرًا بالغ الأهمية للدفاعات المضادة للفيروسات والأورام. لتقييم الفروق بين الجنسين في السمية الخلوية لخلايا NK، أجرينا فحوصات قتل باستخدام خلايا MC38 التي تعاني من نقص التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) كأهداف. عند المستجيب 4: 1: النسبة المستهدفة، أظهرت خلايا WT NK الذكور تحللًا أقل بكثير للخلايا المستهدفة مقارنةً بـ WT الأنثوية (الشكل 4 د)، والذي استمر في الفئران التي تم استئصال الغدد التناسلية (البيانات الموسعة الشكل 4 ج). لم يكن ضعف قتل الخلايا المستهدفة بواسطة خلايا NK الذكور بسبب الاختلافات في إزالة الحبيبات، لأن مستويات CD107a كانت متشابهة بين خلايا NK الأنثوية والذكورية (البيانات الموسعة الشكل 4 د، هـ). ومع ذلك ، أنتج الذكور مستويات أقل بكثير من الجزيئات السامة للخلايا بيرفورين وجرانزيم B استجابةً لـ IL -15 وربط مستقبلات التنشيط المضاد لـ NK1.1 (البيانات الموسعة الشكل 4 د ، هـ). والجدير بالذكر أن خلايا UTXHet وخلايا WT NK الذكور أظهرت قدرة قتل مماثلة (الشكل 4 د) ، والتي كانت وسيطة بين خلايا WT وUTXNKD NK الأنثوية (الشكل 4 د). تشير هذه البيانات معًا إلى أن UTX يعزز السمية الخلوية للخلايا القاتلة الطبيعية بطريقة تعتمد على الجرعة.

Desert ginseng-Improve immunity (2)

cistanche tubulosa-تحسين الجهاز المناعي

بالنظر إلى التأثيرات الملحوظة لفقدان UTX على وظيفة المستجيب لخلايا NK، قمنا بفحص ما إذا كانت الفئران UTXNKD أكثر عرضة للإصابة بالعدوى الفيروسية. يعد الإنتاج السريع لـ IFN- وGM-CSF أمرًا بالغ الأهمية للتحكم في مضادات الفيروسات بوساطة الخلايا NK. ومن المثير للدهشة أن الفئران UTXNKD استسلمت بسرعة للعدوى (نجت=3 / 8) عند التحدي بجرعة دون القاتلة من MCMV (الشكل 4 هـ). علاوة على ذلك، أظهرت خلايا NK الطحالية الناقصة لـ UTX عيبًا ملحوظًا في إنتاج IFN- وإنتاج الجرانزيم B في إجمالي خلايا NK في اليوم 1.5 بعد الإصابة (الشكل 4f والبيانات الموسعة الشكل 4f، ز). بالإضافة إلى ذلك، لوحظ وجود عيب مماثل في إنتاج IFN بواسطة UTXNKD في جميع مجموعات النضج الفرعية (البيانات الموسعة الشكل 4 ح)، مما يشير إلى تورط UTX في التحكم في إنتاج IFN بطريقة مستقلة عن النضج. لتأكيد ما إذا كانت جرعة تعبير UTX في خلايا NK الناضجة ترتبط بإنتاج IFN- أثناء العدوى الفيروسية في الجسم الحي، أنشأنا فئرانًا معدلة وراثيًا لتحقيق حذف UTX محفز للتاموكسيفين (Kdm6afl/fl Rosa26ERT2CRE+، يشار إليه فيما يلي باسم iUTX−/) -؛ جدول البيانات التكميلية 1). تم إنتاج الفئران mBMC بمزيج 1: 1 من WT (CD45.1+ ) و iUTX−/− (CD45.2+ ) للحد من حذف UTX في حجرة المكونة للدم. WT: iUTX -/− تمت معالجة الفئران mBMC باستخدام عقار تاموكسيفين مباشرة قبل الإصابة بـ MCMV لتقليص تعبير UTX (الشكل 4 ز). IDX -/− (CD45.2+) أنتجت خلايا NK كمية أقل من IFN- مقارنة بنظيراتها من WT (الشكل 4h والبيانات الموسعة الشكل 4i). أدت إدارة عقار تاموكسيفين في WT: الفئران iUTX -/− mBMC إلى درجات تفاضلية من فقدان بروتين UTX وأظهرت وجود علاقة إيجابية كبيرة بين مستويات UTX داخل الخلايا وإنتاج IFN في اليوم 1.5 بعد الإصابة (الشكل 4i). توضح هذه النتائج أن مستويات UTX الداخلية للخلية في خلايا NK الناضجة تنظم إنتاج جزيء المستجيب والحماية اللاحقة ضد عدوى 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.

شكل 3|UTX يقمع لياقة الخلايا القاتلة الطبيعية. a,b, التردد (F وM WT: n=12; F UTXHet: n=16; a) والأرقام المطلقة (F WT: n=6; M WT: n {{ 4}}؛ F UTXHet: n=9؛ ب) من خلايا NK في الطحال لدى الفئران الأنثوية (F) WT والذكور (M) WT وF UTXHet. c,d, التردد (WT: n=12; UTXHet: n=16; UTXNKD: n=6; c) والأرقام المطلقة (WT: n=8; UTXHet: n {{10}}؛ UTXNKD: n=6؛ d) من خلايا NK في الطحال من الفئران F WT وUTXHet وUTXNKD. e ، قطع كفاف تمثيلية لخلايا WT (CD451x2 ) و UTXNKD (CD45.2+ ) المميزة وراثيًا المنقولة إلى مستلمي WT (CD45.1+ ) بنسبة 1:1 قبل الحقن (يسار) و في اليوم السابع بعد النقل (يمين). f ، تردد خلايا WT وUTXNKD في طحال الفئران المتلقية قبل الحقن واليوم السابع بعد النقل (ن=6). g، h، الرسوم البيانية التمثيلية (g) والنسبة المئوية (h) لخلايا caspase المشقوقة 3+ NK من الفئران الأنثوية WT وUTXHet وUTXNKD المستزرعة باستخدام IL-15 (5 نانوغرام مل−1) وإما ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO؛ F WT: n=7؛ F UTXHet: n=11؛ F UTXNKD: n=6) أو 2.5 ميكرومتر Nutlin-3a (F WT: n { {33}}؛ F UTXHet: n=7؛ F UTXNKD: n=3) لمدة 24 ساعة. i – k، Bcl -2 MFI (i)، Bim MFI (j)، وBcl -2: نسبة Bim MFI (k) في خلايا NK الطحالية من فئران WT وUTXNKD الأنثوية (n {{ 39}}). l، m، Bcl {{4 0}}: نسبة Bim MFI في خلايا NK الطحالية من فئران WT وذكور WT (n=6؛ l) وفئران الإناث والذكور التي تم استئصال الغدد التناسلية ( n {{ 42}};م). تمثل البيانات 2-4 تجارب مستقلة. تمت مقارنة العينات باستخدام تحليل التباين العادي أحادي الاتجاه (ANOVA؛ a – d)، أو ANOVA ثنائي الاتجاه مع تصحيح Tukey لإجراء مقارنات متعددة (h)، أو اختبار t للطالب ثنائي الذيل (f، i – m). نقاط البيانات عبارة عن فئران فردية بمتوسط ​​± sem (NS، غير مهم؛ *P < 0.05; **P < 0.01; * **P < 0.001؛ ****P <0.0001). قيم P المحددة هي كما يلي: a: F WT مقابل M WT=0.0201، M WT مقابل UTXHet=0.989، F WT مقابل UTXHet=0.0327، WT مقابل UTXNKD { {63}}.001; b: F WT مقابل M WT=0.0320، M WT مقابل UTXHet < 0.99، F WT مقابل UTXHet=0.0029، WT مقابل UTXNKD=0.001؛ c: WT مقابل UTXHet=0.0375، UTXHet مقابل UTXNKD وWT مقابل UTXNKD <0.0001؛ d: WT مقابل UTXHet=0.0191، UTXHet مقابل UTXNKD=0.0278، WT مقابل UTXNKD=0.001؛ و: الحقن المسبق=0.3304؛ يوم 7=0.001918; h: DMSO < 0.0001، Nutlin-3a–F WT مقابل F UTXHet=0.0048، الباقي <0.0001؛ أنا <0.0001؛ ي=0.0004; ك=0.0025; ل=0.0115; م=0.0227.

ينظم UTX الخلايا القاتلة الطبيعية بطريقة مستقلة عن ديميثيلاز

بصفته ديميثيلاز هيستون، قد يتحكم UTX في توازن خلايا NK وبرامج التعبير الجيني المستجيب عن طريق تحفيز إزالة مجموعة الميثيل من هيستون ثلاثي الميثيل H3 Lys27 (H3K27me3؛ علامة هيستون قمعية) لموازنة الكروماتين للتعبير الجيني النشط. ومع ذلك، تمتلك UTX أيضًا أنشطة مستقلة عن ديميثيلاز من خلال التفاعل مع منظمات اللاجينية ومعدلات الكروماتين لتنسيق التعبير الجيني . لاستكشاف دور نشاط ديميثيلاز UTX في تعديل توازن خلايا NK ووظيفة المستجيب، قمنا بتعزيز الفئران التي تعبر عن UTX غير نشط تحفيزيًا (UTX "demethylase-dead" أو UTXDMD الفئران؛ جدول البيانات التكميلي 1) الذي يؤوي p.His1146Ala وp.Glu1148Ala. الطفرات النقطية في المجال الحفاز 38 . ومن المثير للاهتمام أن الفئران الأنثوية UTXDMD وWT أظهرت ترددات مماثلة وأعدادًا مطلقة لخلايا NK الطحالية (الشكل 5 أ-ج)، بينما أظهرت الفئران UTXNKD زيادة في أعداد خلايا NK الطحالية مقارنة بكليهما. تشير هذه النتائج إلى أن قمع UTX لأعداد خلايا NK كان مستقلاً عن ديميثيلاز. علاوة على ذلك، لم يلاحظ أي فروق بين خلايا WT وUTXDMD NK في القدرة على إنتاج IFN- استجابةً لتحفيز السيتوكينات (الشكل 5 د – و). توضح هذه النتائج أن وظيفة UTX في تقييد أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية وتعزيز إنتاج الإنترفيرون مستقلة عن ديميثيلاز. بالإضافة إلى نسخة واحدة من UTX، يعبر الذكور عن Kdm6c غير النشط تحفيزيًا (الذي يشفر البروتين UTY)، وهو المتماثل المرتبط بالكروموسوم Y لـ UTX. أكدنا أن UTY يتم التعبير عنه فقط في خلايا NK الذكور من البشر (البيانات الموسعة الشكل 5 أ) والفئران (البيانات الموسعة الشكل 5 ب) ولم يتم تغييرها عن طريق استئصال الغدد التناسلية في الفئران (البيانات الموسعة الشكل 5 ب). كما نوقش أعلاه، لم تظهر أي فروق في أرقام خلايا NK أو وظيفة المستجيب بين ذكور WT (نسخة واحدة من UTX وUTY) وفئران UTXHet (نسخة واحدة من UTX) الأنثوية (الأشكال 3 أ، ب و4 أ، د)، مما يشير إلى وجود دور محدود لـ UTY في تنظيم توازن الخلايا NK ووظيفة المستجيب. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الفئران الذكور UTXNKD (Kdm6afl/y Ncr1cre+) زيادة في تردد خلايا NK والأعداد المطلقة (البيانات الموسعة الشكل 5 ج، د) وأنتجت كمية أقل من IFN- (البيانات الموسعة الشكل 5e-h)، مقارنة بعناصر التحكم في وزن الذكور، والتي يعكس التغييرات التي تظهر في الإناث المصابات بنقص UTX في الخلايا القاتلة الطبيعية. (الأشكال 3 أ، ب و4 أ، ب). وبالتالي، فإن فقدان UTX في الخلايا القاتلة الطبيعية له تأثيرات مماثلة في الإناث والذكور.

يتحكم UTX في نسخة خلايا NK عن طريق إعادة تشكيل الكروماتين

حددت الدراسات الحديثة الدوائر التنظيمية للخلايا القاتلة الطبيعية (التنظيمات) التي تهيئ الخلايا اللمفاوية الفطرية لاستجابات المستجيب السريع حتى قبل تنشيط الخلايا القاتلة الطبيعية 39. كمعدل جيني، يمكن لـ UTX تغيير النسخ عن طريق تنظيم الكروماتين في العناصر التنظيمية للجين المستهدف loci4{{23} }. للتحقيق في التعديلات التي تتم بوساطة UTX على إمكانية الوصول إلى الكروماتين والتعبير الجيني في خلايا NK، أجرينا ATAC-seq جنبًا إلى جنب مع RNA-seq السائب على WT المنقى بالفرز (CD45.1+ ) وUTXNKD (CD45.{{ 9}} ) خلايا NK من 4: 1 WT: الفئران UTXNKD mBMC (البيانات الموسعة الشكل 6 أ). يسمح استخدام الفئران mBMC بإجراء تجربة يتم التحكم فيها داخليًا وتقليل العوامل المربكة البيئية. كشف تحليل المكون الرئيسي (PCA) لكل من بيانات ATAC-seq و RNA-seq عن تجميع العينات حسب النمط الوراثي (البيانات الموسعة الشكل 6 ب). كشفت ATAC-seq عن انخفاض 3569 قمة وزيادة 2113 قمة في إمكانية الوصول في UTXNKD مقارنة بخلايا WT NK (تغيير أضعاف log2 > ±0.5، قيمة P المعدلة < 0.05 ، معدل الاكتشاف الخاطئ (FDR) < 0.05؛ جدول البيانات التكميلية 2). علاوة على ذلك ، حدد RNA-seq 701 انخفاضًا وزيادة 554 جينًا في UTXNKD مقابل WT (تغيير أضعاف السجل> ± 0.5 ، قيمة P المعدلة <0.05 ، FDR <0.05 ؛ البيانات الموسعة الشكل 6 ج وجدول البيانات التكميلي 3). تشير هذه النتائج إلى تغييرات عميقة في كل من مشهد الكروماتين ونسخة خلايا NK في غياب UTX.

Desert ginseng-Improve immunity (15)

نبات السيستانش - يعمل على زيادة جهاز المناعة

حدد التحليل التكاملي لـ ATAC-seq و RNA-seq 395 جينًا يمكن الوصول إليها تفاضليًا ويتم التعبير عنها من خلال ارتباط إيجابي كبير (ارتباط سبيرمان: R=0.62، P <2.2 × 10−16) بين السجل المتوسط تغيير أضعاف قمم ATAC-seq وتغيير log2 أضعاف تعبير RNA-seq (البيانات الموسعة الشكل 6 د). غامض c - يعني التجميع لكل من مجموعات البيانات ATAC-seq و RNA-seq تحديد ست مجموعات رئيسية انخفضت بشكل كبير (المجموعات 1 و 2 و 3 و 6) أو زيادة عدم إمكانية الوصول (المجموعتان 4 و 5) (الشكل 6 أ) والتعبير (الشكل 6 ب) في خلايا UTXNKD NK. لتحليل التخصيب الوظيفي، تم استخدام g:Profiler لتحليل مجموعات من الجينات المعبر عنها تفاضليًا والتي تم تحديدها بواسطة RNA-seq (الشكل 6 ج). ارتبطت المسارات الرئيسية مثل عملية الجهاز المناعي وإنتاج السيتوكين وإنتاج IFN وتنشيط الخلايا اللمفاوية وعملية المستجيب المناعي بانخفاض التعبير في UTXNKD (المجموعات 1 و 2 و 3 و 6 ؛ الشكل 6 ج). وفي الوقت نفسه، ارتبطت مسارات مثل العملية التنموية وعملية التخليق الحيوي وعملية التمثيل الغذائي بشكل كبير مع زيادة التعبير في UTXNKD (المجموعتان 4 و 5؛ الشكل 6 ج). تجدر الإشارة إلى أن تحليل جينات مسار موت الخلايا كشف عن جينات متعددة يتم التعبير عنها بشكل تفاضلي (البيانات الموسعة الشكل 6 هـ). والجدير بالذكر أنه تم زيادة التعبير عن الجين المضاد لموت الخلايا المبرمج Bcl2، في حين انخفض الجين المؤيد لموت الخلايا المبرمج Casp3 (البيانات الموسعة الشكل 6 هـ). بشكل جماعي، تشير هذه النتائج إلى أن فقدان UTX يؤدي إلى تعديلات في إمكانية الوصول إلى الكروماتين والتعبير عن الجينات المرتبطة بتوازن خلايا NK ووظيفة المستجيب.

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.

الشكل 4|يعزز UTX وظيفة المستجيب للخلايا القاتلة الطبيعية وهو ضروري للبقاء على قيد الحياة ضد العدوى الفيروسية. النسبة المئوية لـ IFN - + و IFN- MFI الطبيعي لخلايا NK من WT للإناث (n=8)، ذكر WT (n=8)، أنثى UTXHet (n=12) و أنثى UTXNKD (ن=6) الفئران بدون علاج (NT) أو IL-15 (5{{70}} نانوغرام مل−1) و IL{{1{{8{ {82}}}}}} (20 نانوغرام مل−1) لمدة 4 ساعات، تم تطبيعه إلى MFI للإناث IL-15/IL-12 العلاج. تركيزات b، c، IFN- (b) و GM-CSF (c) المقاسة بواسطة ELISA في المواد الطافية من WT الأنثوية (n=4)، UTXHet (n=5) وUTXNKD (n {{2) 0}}) خلايا NK مع NT أو IL-12 (20 نانوغرام مل−1) و IL-18 (1{{1{{1{{115}) }8}}4}} نانوغرام مل−1) لمدة 4 ساعات. د ، تحلل محدد لخلايا MC38 (الهدف) التي تعاني من نقص MHCI بواسطة WT للإناث (n {{30}})، ذكور WT (n=8)، أنثى UTXHet (n=12) ) أو خلايا UTXNKD (n=6) NK (المستجيب) الأنثوية لمدة 16 ساعة عند المستجيب 4: 1: النسبة المستهدفة، تم تطبيعها للتحلل بواسطة WT الأنثوية. e ، منحنيات بقاء كابلان ماير لفئران WT وUTXNKD المصابة بـ MCMV (ن=8). اختبار رف-كوكس (P=0.0093). f، النسبة المئوية لـ IFN - + (n=14)، IFN- MFI الطبيعي (n=14) والجرانزيم B (GzmB) MFI (n=8) نسبة إلى WT في الطحال خلايا NK على D1.5 بعد إصابة MCMV بـ 4: 1 WT: الفئران UTXNKD mBMC. g ، رسم تخطيطي لـ 1: 1 WT (CD45.1+ ) و iUTX−/− (CD45.2+ ) نخاع العظم (BM) المنقول إلى مضيفات مستنفدة للبوسولفان ومعالجته بـ 1 ملغ من عقار تاموكسيفين لمدة 3 د قبل الإصابة MCMV. h، النسبة المئوية لـ IFN - + وIFN-MFI الطبيعية لخلايا NK من 1: 1 WT: iUTX -/− الفئران mBMC على D1.5 بعد إصابة MCMV، تم تطبيعها إلى WT (n=6). i ، ارتباط بيرسون ثنائي الذيل لـ IFN- مقابل UTX MFI لخلايا NK (n=12؛ r 2=0.775؛ P <0.0001). تمثل البيانات 2-3 تجارب مستقلة. تم استخدام ANOVA ثنائي الاتجاه (a – c) أو ANOVA أحادي الاتجاه مع تصحيح Tukey لمقارنات متعددة (d) أو اختبار الطالب ثنائي الذيل (f، h). نقاط البيانات عبارة عن فئران فردية بمتوسط ​​± sem * P < 0.05؛ ** ف < 0.01؛ *** ف < 0.001؛ ****ف <0.0001. قيم P المحددة: a: F WT مقابل M WT=0.0027، F WT مقابل F UTXHet وF WT مقابل F UTXNKD <0.0001، M WT مقابل F UTXHet=0.269، F UTXHet مقابل F UTXNKD=0.0007; ب: WT مقابل UTXHet=0.0037، UTXHet مقابل UTXNKD=0.0011، WT مقابل UTXNKD < 0.0001؛ ج: WT مقابل UTXHet=0.0026، UTXHet مقابل UTXNKD=0.0349، WT مقابل UTXNKD < 0.0001؛ d: F WT مقابل M WT=0.0005، F WT مقابل F UTXHet وF WT مقابل F UTXNKD < 0.0001، M WT مقابل F UTXHet=0.1616، F UTXHet مقابل F UTXNKD {{112 }}.0439; f: %IFN- + < 0.0001، IFN- MFI=0.0024، GzmB=0.0032؛ g: %IFN- + < 0.0001، IFN-MFI=0.0018. PI، بعد الإصابة.

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.

شكل 5|يتحكم UTX في توازن الخلايا NK وإنتاج IFN بشكل مستقل عن نشاط demethylase. أ - ج ، مؤامرات الكثافة التمثيلية ( أ ) والتردد ( ب ) والعدد المطلق ( ج ) لخلايا NK في الطحال لدى الفئران الأنثوية WT و UTXDMD و UTXNKD ( ن=5 لكل مجموعة). d – f ، المخططات الكنتورية التمثيلية ( d ) ، النسبة المئوية IFN - + ( e ) ، و IFN- MFI ( f ) لخلايا WT و UTXDMD و UTXNKD NK الأنثوية ( n=5 لكل مجموعة) تطبيع إلى WT. تمثل البيانات 2-3 تجارب مستقلة. تمت مقارنة العينات باستخدام ANOVA أحادي الاتجاه مع تصحيح توكي لإجراء مقارنات متعددة. يتم تقديم نقاط البيانات على شكل فئران فردية بمتوسط ​​± sem *P < 0.05; **ف < 0.01; ****ف < 0.0001. قيم P المحددة هي كما يلي: b: WT مقابل UTXDMD=0.7353، WT مقابل UTXNKD وUTXDMD مقابل UTXNKD <0.0001؛ c: WT مقابل UTXDMD=0.4888، WT مقابل UTXNKD وUTXDMD مقابل UTXNKD < 0.0001؛ e: WT مقابل UTXDMD=0.855، WT مقابل UTXNKD=0.0030، UTXDMD مقابل UTXNKD=0.0380؛ f: WT مقابل UTXDMD=0.1382، WT مقابل UTXNKD=0.0079، UTXDMD مقابل UTXNKD=0.0166.

بالنظر إلى الاختلافات على مستوى الجينوم في إمكانية الوصول والتعبير الجيني التي لاحظناها بواسطة ATAC-seq و RNA-seq، اكتشفنا أيضًا التأثيرات المباشرة بوساطة UTX. أجرينا عملية القطع والعلامة المضادة لـUTX متبوعة بالتسلسل، مما يسمح باكتشاف مناطق الحمض النووي المرتبطة بـ UTX باستخدام طريقة الهطول المناعي القائمة على الأجسام المضادة. كشفت Anti-UTX CUT&Tag على خلايا WT وUTXNKD NK المنقية بالفرز عن 5,746 قمة مرتبطة بـ UTX (FDR < 0.01، قيمة P المعدلة < 0.05؛ الشكل 6 د وجدول البيانات التكميلية 4). كشفت PCA لكل من بيانات ATAC-seq و RNA-seq عن تجميع العينات حسب النمط الوراثي (البيانات الموسعة الشكل 6f). حددنا 191 جينًا كانت مرتبطة بـ UTX ويمكن الوصول إليها تفاضليًا بواسطة ATAC-seq ويتم التعبير عنها تفاضليًا بواسطة RNA-seq (الشكل 6 د). ضمن هذه الجينات الـ 191، كانت غالبية القمم المرتبطة بـ UTX موجودة في مناطق المروج (20.58٪) والمناطق المزمنة (46.94٪) والمناطق الجينية (27.4٪) (الشكل 6 هـ). كانت الجينات الجديرة بالملاحظة المشاركة في توازن الخلايا NK (Bcl2 و Thy1؛ الشكل 6f) 30،42 ووظيفة المستجيب (Ifng و Csf2) مرتبطة بـ UTX ويمكن الوصول إليها تفاضليًا والتعبير عنها تفاضليًا (الشكل 6 ز). علاوة على ذلك، من بين 191 جينًا مرتبطًا بـ UTX، انخفض 140 جينًا في التعبير، في حين تمت زيادة الجينات الـ 51 المتبقية (جدول البيانات التكميلية 3) مما يؤكد تقريرًا سابقًا في الخلايا التائية التي تعمل UTX في تنشيط وقمع نسخ الجينات . كشف تحليل مسار Enrichr على هذه الجينات المرتبطة بـ 191 UTX عن انخفاض الاستجابة الالتهابية وإشارات IFN ومسارات السمية الخلوية لخلايا NK في خلايا UTXNKD NK (البيانات الموسعة الشكل 6g). على العكس من ذلك، شوهدت زيادة في عملية التقويض الخلوي ومسارات إشارات موت الخلايا المبرمج، والتي تشمل كلاً من الجينات المؤيدة للاستماتة والمضادة للموت المبرمج (على سبيل المثال، Bcl2، Bbc3 وGadd45g)، في خلايا UTXNKD NK. من بين القمم المرتبطة بـ 865 UTX مع التعبير المعتمد على UTX واختلافات إمكانية الوصول إلى الكروماتين (191 جينًا فريدًا)، أظهر تحليل الانحدار الخطي وجود علاقة إيجابية كبيرة (Pearson's R=0.5165، P <0.0001) بين الكروماتين إمكانية الوصول والتعبير الجيني (البيانات الموسعة الشكل 6 ح، ط). تتوافق المناطق التي يشغلها UTX داخل مواضع الجينات Bcl2 و Thy1 و Ifng و Csf2 مع المناطق التي لوحظت فيها أيضًا اختلافات في إمكانية الوصول والتعبير الجيني (الشكل 6f، ز). تشير هذه البيانات إلى أن UTX ينظم إمكانية الوصول إلى الكروماتين ومسارات نسخ الجينات المهمة في تنظيم توازن الخلايا القاتلة الطبيعية ووظيفتها.

من المعروف أن UTX يتفاعل مع عوامل النسخ (TFs) لتنسيق نسخ الجينات المستهدفة . لتحديد أشكال TF المفترضة مع إمكانية الوصول التفاضلية بسبب فقدان UTX، أجرينا HOMER (التحسين الفائق الهندسي لإثراء الحافز) 45 تحليل عزر TF على قمم يمكن الوصول إليها تفاضليًا تم تحديدها بواسطة ATAC-seq (البيانات الموسعة الشكل 6 ي). كانت TFs المرتبطة بوظيفة المستجيب لخلايا NK (على سبيل المثال، Runt (Runx1 و Runx2) 46 و T-box (Eomes و T-bet و Tbr1 و Tbx6) 47 أفراد الأسرة) أكثر أهمية ولديها نسبة أعلى من العناصر المستهدفة المرتبطة بـ انخفاض إمكانية الوصول في UTXNKD (المجموعات 1 و 2 و 3 و 6؛ البيانات الموسعة الشكل 6 ي). على العكس من ذلك ، كانت TFs المرتبطة بالانتشار والتمايز والتمثيل الغذائي في إصبع الزنك وعائلة ETS TFs48 مرتبطة بشكل أكبر بزيادة إمكانية الوصول (المجموعتان 4 و 5 ؛ البيانات الموسعة الشكل 6 ي). علاوة على ذلك، فإن تحليل عزر TF للقمم المرتبطة بـ UTX بواسطة UTX CUT&Tag يدعم هذه النتائج من خلال الكشف عن TFs الحاسمة في كل من عمليات المستجيب لخلايا NK (T-bet وEomes وRunx1 وTbx5) والبرامج التنموية (ETS1 وAP-1)؛ البيانات الموسعة الشكل 6 ك). تشير هذه البيانات إلى إمكانية الوصول التفاضلية وربط UTX المباشر لزخارف ربط TF المهمة المتورطة في تنظيم لياقة خلايا NK وعمليات المستجيب. تشير هذه التحليلات إلى أن UTX يعدل مشهد الكروماتين للتحكم في التعبير عن الجينات المهمة في توازن خلايا NK (Bcl2 وThy1) ووظيفة المستجيب (Ifng وCsf2). في النهاية ، تشير هذه النتائج إلى نموذج يمكن أن تشكل فيه مستويات تعبير UTX التفاضلية أساسًا لإزدواج الشكل الجنسي في خلايا NK كمنظم مركزي للياقة البدنية لخلايا NK ووظيفة المستجيب (الشكل 6 ح).

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.

شكل 6|التغيرات العالمية في إمكانية الوصول إلى كروماتين الخلية NK والنسخ بوساطة UTX. a – c، 4: 1 WT: تم إنشاء UTXNKD mBMCs عن طريق نقل WT (CD45.1+ ) وUTXNKD (CD45.2+ ) نخاع العظم إلى فئران مضيفة مستنزفة لمفاوية (CD451x2 ) وتم السماح بإعادة تكوينها 6 أسابيع. تم فرز خلايا NK الطحالية لإعداد مكتبة ATAC-seq و RNA-seq (ن=3 لكل مجموعة). الرسوم البيانية الخطية (يسار) وخريطة الحرارة (يمين) للوسائل c الغامضة متجمعة قمم يمكن الوصول إليها تفاضليًا تم تحديدها بواسطة ATAC-seq (a) والجينات المعبر عنها تفاضليًا المحددة بواسطة RNA-seq (b) لخلايا NK الطحالية من WT: الفئران UTXNKD mBMC (قيمة P المعدلة < 0.05 ودرجة العضوية > 0.5). تُظهر الرسوم البيانية الخطية المتوسط ​​(الخط الأسود) والانحراف المعياري (الشريط الأحمر) لقيم log2 المقيسة ذات الأهمية المتوسطة (FDR وقيمة P المعدلة <0.05). c، تحليل المسار لـ c- غامض مهم يعني جينات RNA-seq المجمعة باستخدام g: ملف التعريف مع حجم النقطة الذي يشير إلى −log10 (قيمة P؛ محسوبة بواسطة g: GOSt باستخدام اختبار فيشر أحادي الذيل). d – g، تم إجراء Anti-UTX CUT&Tag في خلايا WT وUTXNKD NK وتم تحديد 5746 قمة فريدة مرتبطة بـ UTX (ن=3 لكل مجموعة). د ، مخطط فين يوضح الجينات المتداخلة التي يمكن الوصول إليها تفاضليًا (DA) المحددة بواسطة ATAC-seq والجينات المعبر عنها تفاضليًا (DE) المحددة بواسطة RNA-seq. e ، موقع القمم المرتبطة بـ UTX. f، g، مسارات الجينات التمثيلية من متصفح الجينوم المتكامل UCSC لـ CUT&Tag المضاد لـ UTX ('anti-UTX') و ATAC-seq و RNA-seq لـ Bcl2 و Thy1 ( f ) و Ifng و Csf2 ( g ) ؛ يصور المحور الصادي الأعداد لكل مليون (CPM). h ، رسم تخطيطي لكيفية قيام مستويات التعبير UTX التفاضلية بتكوين إزدواج الشكل الجنسي في تكوين خلايا NK ووظيفتها (يسار). رسم تخطيطي لكيفية تنظيم UTX لبرامج الجينات المشاركة في أعداد الخلايا القاتلة الطبيعية ووظيفة المستجيب أثناء التوازن والعدوى الفيروسية (يمين). تم إنشاؤها باستخدام BioRender.com.

مناقشة

يعد الجنس متغيرًا بيولوجيًا حاسمًا في تحديد نتائج الالتهابات الفيروسية. وقد تم توضيح ذلك مؤخرًا مع فيروس كورونا-19، حيث تم تحديد جنس الذكور كعامل خطر رئيسي للإصابة بالمرض الشديد5. علاوة على ذلك، ربطت الدراسات الحديثة بين خلل الخلايا القاتلة الطبيعية ومرض كوفيد-19 الشديد. نظرًا لأهمية الخلايا القاتلة الطبيعية في المناعة المضادة للفيروسات، فإن فهم الأسباب الجذرية للاختلافات بين الجنسين في بيولوجيا الخلايا القاتلة الطبيعية سيكون له آثار بعيدة المدى في تحسين استجابات المستجيب الداخلي. في هذه الدراسة، أثبتنا أن انخفاض تعبير UTX في خلايا NK الذكور يساهم في زيادة أعدادها وانخفاض وظائف المستجيب. مطلوب UTX لخلية NK للتحكم في لياقة خلايا NK، وتعديل إمكانية الوصول إلى أشكال ربط TF، وزيادة إمكانية الوصول إلى الكروماتين في مواضع الجينات المستجيبة، وتهيئة خلايا NK للاستجابة السريعة للعدوى الفيروسية.

بالإضافة إلى خلايا NK، تم الإبلاغ عن إزدواج الشكل الجنسي في الخلايا البائية، والخلايا الوحيدة، والعدلات، والخلايا التائية CD4+، والخلايا التائية CD8+ 25. في حين تم الإبلاغ سابقًا عن أن الاختلافات الجنسية في الخلايا المناعية تتوسطها هرمونات الجنس التناسلية، إلا أنه يظل من الممكن أن تُعزى مجموعة فرعية من هذه الاختلافات أيضًا إلى تعبير UTX التفاضلي. دعماً لهذا الاحتمال، ارتبط نقص UTX بانخفاض عدد الخلايا التائية وأرقام خلايا NK T الثابتة 53-55؛ ونصوص UTX أقل في الخلايا الذكورية مقابل الخلايا الأنثوية لأنواع الخلايا المناعية المتعددة (خلايا CD 4+ T وخلايا CD 8+ T وخلايا وحيدات وخلايا B) التي تم الاستعلام عنها في قاعدة بيانات DICE . هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات المظهرية لتحديد دور UTX في تعديل الفروق بين الجنسين في أنواع الخلايا المناعية الأخرى. تشمل وظائف المستجيب بوساطة الخلايا NK إنتاج السيتوكين والتعبير الجزيئي السام للخلايا. تشير تحليلاتنا متعددة الأوميات إلى أن UTX يضبط مشهد الكروماتين لخلايا NK للاستجابة بسرعة للتحديات الفيروسية من خلال زيادة إمكانية الوصول ونسخ مواقع المستجيب. كشفت هذه الدراسات عن 191 جينًا (بما في ذلك Ifng وCsf2) 20,32 كانت مرتبطة في الوقت نفسه بـ UTX، ويمكن الوصول إليها بشكل تفاضلي والتعبير عنها. إن انخفاض إنتاج السيتوكينات IFN و GM-CSF وضعف قدرة التحلل الخلوي لخلايا NK التي تعاني من نقص UTX يدعم دور UTX في تعزيز وظائف المستجيب أثناء الالتهاب. ومع ذلك، قد تكون هناك عواقب غير مباشرة إضافية لتنظيم الجينات بوساطة UTX والتي تلعب أدوارًا مهمة في وظيفة مستجيب الخلايا NK، كما يتضح من الجينات الإضافية التي يتم التعبير عنها تفاضليًا ولكن غير مرتبطة بـ UTX.

باعتباره ديميثيلاز H3K27me3، يجهز UTX الكروماتين للتعبير الجيني النشط. بالإضافة إلى نشاطه التحفيزي، يعمل UTX في مجمعات متعددة البروتينات مع منظمات جينية أخرى (على سبيل المثال، SWI/SNF، MLL4/5، وp300) للتوسط في إعادة تشكيل الكروماتين بطريقة مستقلة عن ديميثيلاز. نقوم بالإبلاغ عن الوظائف المستقلة عن demethylase لـ UTX في تنظيم التوازن وبرامج المستجيب في خلايا NK. وهذا يتناقض مع دور UTX في خلايا NK T الثابتة، حيث يكون نشاط ديميثيلاز مطلوبًا. وبالتالي، فإن الآليات الجزيئية التي من خلالها وظائف UTX قد تكون خاصة بالنسب. دعماً لهذه الفرضية، تم الإبلاغ عن تفاعل UTX مع TFs الخاصة بالنسب في الخلايا التائية لاستهداف موضع المستجيب. كشف تحليل عزر HOMER الخاص بنا عن تفاعلات UTX المحتملة مع Runx1 وRunx2 وEomes وغيرها من TFs المهمة لوظيفة المستجيب لخلايا NK أثناء العدوى الفيروسية . علاوة على ذلك، تشير هذه التحليلات أيضًا إلى تفاعلات UTX مع KLF1 وKLF5 وSp2 وغيرها من TFs المرتبطة بتكاثر الخلايا القاتلة الطبيعية والتمايز والتمثيل الغذائي. علاوة على ذلك، تدعم نتائجنا الدراسات المنشورة مسبقًا والتي تم فيها الإبلاغ عن UTX في أنواع الخلايا الأخرى لتنسيق الاستجابات مع T-bet وEomes وTbx5 (المرجع 40)، ETS1 (المرجع 48) وAP-1 ( المرجع 58). أخيرًا ، ثبت أن Runx1 يتفاعل مع مجمعات BRG1 و SWI / SNF الخاضعة للتنظيم UTX . ومع ذلك، نظرًا للطبيعة الارتباطية لتحليل هومر، هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات مع الهطول المناعي المشترك وقياس الطيف الكتلي للتحقق تجريبيًا من هذه التفاعلات في الموقع. علاوة على ذلك، باعتباره هاربًا مؤسسيًا من XCI، قد يكون لدى UTX آليات خاصة بنوع الخلية من خلال احتمالين: (1) مجموعة من العوامل المساعدة الموجودة و (2) توفر شركائها المرتبطين اللاجينيين. يعتمد UTX على المنتجات الثانوية للمسارات الأيضية للعوامل المساعدة (على سبيل المثال، Fe(II)، -كيتوجلوتارات، والأكسجين) الضرورية لنشاطه الأنزيمي. وبالتالي، اعتمادًا على الحالة الأيضية، هناك مجموعات متميزة من العوامل المساعدة التي يمكن الوصول إليها لوظيفة ديميثيلاز UTX، مما يسمح بمستويات تفاضلية من النشاط التحفيزي بناءً على نوع الخلية. بالإضافة إلى ذلك، قد تكون وظائف UTX أيضًا مشروطة بمستوى النشاط والتعبير لشركاء الربط (على سبيل المثال، MLL3/4، SWI/SNF، وp300) والتي يتم ترميزها جسديًا.

Desert ginseng-Improve immunity (21)

فوائد سيستانش للرجال - تقوية جهاز المناعة

إن عوامل الوزن التي تحدد مجموعات فرعية من المرضى ذوي الاستجابات المناعية المختلفة ستسمح لنا بتجاوز النهج العلاجي "مقاس واحد يناسب الجميع" إلى نموذج الطب الدقيق. ارتبط نقص UTX بمتلازمة كابوكي ومتلازمة تيرنر، وهما حالتان بشريتان مرتبطتان بخلل التنظيم المناعي وزيادة العدوى. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى احتمال أن يسهم نقص UTX في الخلايا القاتلة الطبيعية البشرية في انخفاض المراقبة المناعية الفيروسية التي لوحظت لدى هؤلاء المرضى، على الرغم من أن هناك حاجة إلى عمل مستقبلي لدعم هذه الفرضية. علاوة على ذلك، فإن فهم الاختلافات بين الجنسين في وظيفة الخلايا القاتلة الطبيعية مطلوب لدمج الجنس كعامل بيولوجي في قرارات العلاج. في الذكور المصابين بمرض فيروسي حاد، على سبيل المثال، قد يوفر تعزيز نشاط UTX لخلايا NK فوائد علاجية. ونتوقع أن تكون هذه الأفكار مهمة ليس فقط في تحديد حالات العدوى الفيروسية، بل أيضًا في حالات العدوى والسرطان الأخرى، حيث تلعب الخلايا القاتلة الطبيعية أيضًا دورًا مهمًا. قد يكون لهذه النتائج أيضًا آثار مهمة على العلاجات الخلوية بالتبني، حيث تكون الخلايا القاتلة الطبيعية موضع اهتمام شديد.

مراجع

1. ويلكنسون، إن إم، تشن، إتش سي، ليتشنر، إم جي وسو، إم إيه الفروق بين الجنسين في المناعة. آنو القس إيمونول. 40، 75-94 (2022).

2. Klein، SL & Flanagan، KL الاختلافات بين الجنسين في الاستجابات المناعية. نات. القس إيمونول. 16، 626-638 (2016).

3. باردو، م.-ل. & Wizemann، TM استكشاف المساهمات البيولوجية في صحة الإنسان: هل الجنس مهم؟ مطبعة الأكاديميات الوطنية https://doi.org/10.17226/10028 (2001).

4. جيانيلا، س. وآخرون. الاختلافات بين الجنسين في تكرار CMV واستمرار فيروس نقص المناعة البشرية أثناء العلاج المضاد للفيروسات القهقرية القمعية. فتح المنتدى يصيب. ديس. 7, ofaa289 (2020).

5. تاكاهاشي، T. & إيواساكي، A. الاختلافات بين الجنسين في الاستجابات المناعية. العلوم 371، 347-348 (2021).

6. باتين، E. وآخرون. إن الاختلاف الطبيعي في بارامترات الخلايا المناعية الفطرية يكون مدفوعًا بشكل تفضيلي بالعوامل الوراثية. نات. إيمونول. 19، 302-314 (2018).

7. هوانغ، Z. وآخرون. آثار الجنس والشيخوخة على مشهد الخلايا المناعية كما تم تقييمها من خلال التحليل النسخي للخلية الواحدة. بروك. ناتل أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 118، e2023216118 (2021).

8. طالب زاده، ز.، سيمون، إس دي وبتلر، إم جي إكس التعبير الجيني للكروموسوم في الأنسجة البشرية: مقارنات بين الذكور والإناث. الجينوم 88، ​​675-681 (2006).

9. Fang، H.، Disteche، CM & Berletch، JB X التعطيل والهروب: السمات اللاجينية والهيكلية. أمام. تطوير الخلية. بيول. 7، 219 (2019).

10. تشن، X. وآخرون. يحدث الاختلاف بين الجنسين في عيوب الأنبوب العصبي في الفئران الخالية 53-بسبب الاختلافات في مكمل جينات X وليس Y. ديف. نيوروبيول. 68، 265-273 (2008).

11. سميث بوفييه، DL وآخرون. دور مكمل الكروموسوم الجنسي في التحيز الأنثوي في أمراض المناعة الذاتية. جي إكسب. ميد. 205، 1099-1108 (2008).

12. سويريس، م. وآخرون. ينجو TLR7 من تعطيل كروموسوم X في الخلايا المناعية. الخيال العلمي. إيمونول. 3، إياب8855 (2018).

13. Hammer، Q.، Ruckert، T. & Romagnani، C. خصوصية الخلايا القاتلة الطبيعية للعدوى الفيروسية. نات. إيمونول. 19، 800-808 (2018).

14. البرتقال، JS نقص الخلايا القاتلة الطبيعية. J. عيادة الحساسية. إيمونول. 132، 515-525 (2013).

15. Bukowski، JF، Warner، JF، Dennert، G. & Welsh، RM دراسات النقل بالتبني التي توضح التأثير المضاد للفيروسات للخلايا القاتلة الطبيعية في الجسم الحي. جي إكسب. ميد. 161، 40-52 (1985).

16. براون، ملغ وآخرون. المشاركة الحيوية لمستقبلات تنشيط الخلايا القاتلة الطبيعية في مقاومة العدوى الفيروسية. العلوم 292، 934-937 (2001).

17. Welsh، RM، Brubaker، JO، Vargas-Cortes، M. & O'Donnell، CL استجابة الخلايا القاتلة الطبيعية (NK) للعدوى الفيروسية في الفئران التي تعاني من نقص المناعة المشترك الشديد. يحدث تحفيز الخلايا القاتلة الطبيعية والسيطرة على العدوى الفيروسية المعتمدة على الخلايا القاتلة الطبيعية بشكل مستقل عن وظيفة الخلايا التائية والبائية. جي إكسب. ميد. 173، 1053-1063 (1991).

18. Bancroft، GJ، Shellam، GR & Chalmer، JE التأثيرات الوراثية على زيادة الخلايا القاتلة الطبيعية أثناء عدوى الفيروس المضخم للخلايا الفئران: الارتباط مع أنماط المقاومة. جي إمونول. 126، 988-994 (1981).

19. مينيس، كيلو بايت وآخرون. التغيرات المعتمدة على الجنس والعمر في صورة الخلايا المناعية الطحالية والأنماط الظاهرية لخلايا NK ووظيفتها في الفئران C57BL/6J. مناعة. الشيخوخة 18، ​​3 (2021).

20. Mujal، AM، Delconte، RB & Sun، JC الخلايا القاتلة الطبيعية: من السمات الفطرية إلى الميزات التكيفية. آنو. القس إيمونول. 39، 417-447 (2021).

21. Loh، J.، Chu، DT، O'Guin، AK، Yokoyama، WM & Virgin، HWT تستخدم الخلايا القاتلة الطبيعية كلاً من البيفورين وإنترفيرون غاما لتنظيم عدوى الفيروس المضخم للخلايا الفأرية في الطحال والكبد. جي فيرول. 79، 661-667 (2005).

22. Orange، JS، Wang، B.، Terhorst، C. & Biron، CA متطلبات إنترفيرون غاما التي تنتجها الخلايا القاتلة الطبيعية في الدفاع ضد عدوى الفيروس المضخم للخلايا الفئران وتعزيز مسار الدفاع هذا عن طريق إدارة إنترلوكين -12. جي إكسب. ميد. 182، 1045-1056 (1995).

23. Nakaya، M.، Tachibana، H. & Yamada، K. تأثير هرمون الاستروجين على مجموعة الخلايا المنتجة للإنترفيرون - جاما في خلايا الطحال الفأرية. بيوسسي. التكنولوجيا الحيوية. الكيمياء الحيوية. 70، 47-53 (2006).

24. تشيوسون، L. وآخرون. إن نضوج خلايا الفأر القاتلة الطبيعية هو 4-برنامج تطويري مرحلي. الدم 113، 5488-5496 (2009).

25. Wainer Katsir، K. & Linial، M. الجينات البشرية التي تهرب من تعطيل X التي كشفت عنها بيانات تعبير الخلية الواحدة. بي إم سي جينوميكس 20، 201 (2019).

26. يانغ، إف، باباك، تي، شندور، جيه. آند ديستيش، سي إم مسح عالمي للهروب من تعطيل X عن طريق تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) في الماوس. دقة الجينوم. 20، 614-622 (2010).

27. بيرليتش، جي بي وآخرون. الهروب من تعطيل X يختلف في أنسجة الماوس. بلوس جينيت. 11، e1005079 (2015).

28. Arnold, AP أربعة أنماط وراثية أساسية ونماذج XY * للماوس: تحديث حول التأثير على أبحاث SABV. علم الأعصاب. السلوك الحيوي. القس 119، 1-8 (2020).

29. هاسيغاوا، هـ. وآخرون. تنشيط p53 بواسطة Nutlin-3a، وهو خصم MDM2، يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج والشيخوخة الخلوية في خلايا سرطان الدم التائية البالغة. سرطان الدم 23، 2090-2101 (2009).

30. ريغان، L. وآخرون. يقيد عامل النسخ Fli1 تكوين خلايا NK السلائفية للذاكرة أثناء العدوى الفيروسية. نات. إيمونول. 23، 556-567 (2022).

31. Min-Oo، G.، Bezman، NA، Madera، S.، Sun، JC & Lanier، LL Proapoptotic Bim ينظم تقلص خلايا NK الخاصة بمستضد معين وتوليد تجمع خلايا الذاكرة NK بعد الإصابة بالفيروس المضخم للخلايا. جي إكسب. ميد. 211، 1289-1296 (2014).

32. لويس، سي وآخرون. يعمل GM-CSF المشتق من خلايا NK على تعزيز التهاب المفاصل الالتهابي ويتم تنظيمه سلبًا بواسطة رابطة الدول المستقلة. جي إكسب. ميد. 217، هـ20191421 (2020).

33. Bjorkstrom، NK، Strunz، B. & Ljunggren، HG الخلايا القاتلة الطبيعية في المناعة المضادة للفيروسات. نات. القس إيمونول. 22، 112-123 (2022).

34. سميث، إم جي وآخرون. يعد Perforin مساهمًا رئيسيًا في التحكم في الخلايا القاتلة الطبيعية في ورم خبيث في الورم. جي إمونول. 162، 6658-6662 (1999).

35. Van der Meulen، J.، Speleman، F. & Van Vlierberghe، P. The H3K27me3 demethylase UTX في التطور الطبيعي والمرض. علم الوراثة اللاجينية 9، 658-668 (2014).

36. وانغ، SP وآخرون. تعمل الشبكة التنظيمية النسخية UTX-MLL4-p300 بشكل منسق على تشكيل المناظر الطبيعية المعززة النشطة للحصول على النسخ. مول. الخلية 67، 308-321 (2017).

37. جوزديكا، م. وآخرون. يعمل المُحسِّن وإعادة تشكيل الكروماتين بوساطة UTX على منع تكوين سرطان الدم النخاعي من خلال التنظيم العكسي غير التحفيزي لبرامج ETS و GATA. نات. جينيت. 50، 883-894 (2018).

38. وانغ، سي وآخرون. ينظم UTX تمايز الأديم المتوسط ​​للخلايا الجذعية الجنينية بشكل مستقل عن نشاط ديميثيلاز H3K27. بروك. ناتل أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 109، 15324-15329 (2012).

39. شيه، HY وآخرون. إن الاكتساب التنموي للأنظمة هو الأساس لوظيفة الخلايا اللمفاوية الفطرية. الخلية 165، 1120-1133 (2016).

40. يلعب Miller، SA، Mohn، SE & Weinmann، AS Jmjd3 وUTX دورًا مستقلاً عن demethylase في إعادة تشكيل الكروماتين لتنظيم التعبير الجيني المعتمد على أفراد عائلة T-box. مول. الخلية 40، 594-605 (2010).

41. كايا أوكور، إتش إس وآخرون. CUT&Tag للتوصيف اللاجينومي الفعال للعينات الصغيرة والخلايا المفردة. نات. مشترك. 10 ديسمبر 1930 (2019).

42. كوبز، أ. وآخرون. مساهمة خلاياك 1+ NK في إنتاج IFN-gamma الوقائي أثناء عدوى السالمونيلا التيفيموريوم. بروك. ناتل أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 110، 2252-2257 (2013).

43. Langmead، B. & Salzberg، SL محاذاة سريعة للقراءة مع Bowtie 2. Nat. الطرق 9، 357-359 (2012).

44. تشين، إي واي وآخرون. Enrichr: أداة تحليل إثراء قائمة جينات HTML5 التفاعلية والتعاونية. بي إم سي المعلوماتية الحيوية 14، 128 (2013).

45. هاينز، س. وآخرون. مجموعات بسيطة من عوامل النسخ التي تحدد النسب هي العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة المطلوبة لهويات البلاعم والخلايا البائية. مول. الخلية 38، 576-589 (2010).

46. ​​راب، م. وآخرون. تعمل عوامل النسخ بيتا وعامل الارتباط الأساسي على تعزيز استجابات الخلايا القاتلة الطبيعية التكيفية. الخيال العلمي. إيمونول. 2، eaan3796 (2017).

47. Simonetta، F.، Pradier، A. & Roosnek، E. T-bet و eomesodermin في تطور الخلايا القاتلة الطبيعية ونضجها ووظيفتها. أمام. إيمونول. 7، 241 (2016).

48. بريسنيل، جي إس، شنيتزلر، CE وبراون، WE KLF/SP تطور عائلة عامل النسخ: التوسع والتنويع والابتكار في حقيقيات النوى. الجينوم بيول. تطور. 7، 2289-2309 (2015).

49. كرامر، B. وآخرون. تعد توقيعات IFN-alpha المبكرة والخلل الوظيفي المستمر من السمات المميزة لخلايا NK في حالات فيروس كورونا الشديدة -19. الحصانة 54، 2650-2669 (2021).

50. داجوستينو، P. وآخرون. تعدل الهرمونات الجنسية الوسائط الالتهابية التي تنتجها الخلايا البلعمية. آن. نيويورك أكاد. الخيال العلمي. 876، 426-429 (1999).

51. لو، فكس وآخرون. يتم التحكم في قوة مناعة الخلايا البائية في قرود المكاك الريسوسي بواسطة الخلايا التائية CD8+ تحت تأثير هرمونات الستيرويد المبيضية. كلين. الخبرة. إيمونول. 128، 10-20 (2002).

52. Singh, RP & Bischof, DS تؤثر الهرمونات الجنسية والجنس على التعبير عن علامات الخلايا التائية التنظيمية لدى مرضى الذئبة الحمراء. أمام. إيمونول. 12، 619268 (2021).

53. كوك، دينار كويتي وآخرون. تتطلب إزالة العدوى الفيروسية المستمرة المعتمدة على الخلايا التائية الجريبية تعبير الخلايا التائية عن هيستون ديميثيلاز UTX. الحصانة 43، 703-714 (2015).

54. بياز، س. وآخرون. ينظم هيستون ديميثيلاز UTX البرنامج اللاجيني الخاص بالنسب للخلايا التائية القاتلة الطبيعية الثابتة. نات. إيمونول. 18، 184-195 (2017).

55. ميتشل، جي وآخرون. يعمل UTX على تعزيز الدفاعات المضادة للفيروسات بوساطة الخلايا التائية CD8+ ولكنه يقلل من متانة الخلايا التائية. مندوب الخلية 35، 108966 (2021).

56. شميدل، BJ وآخرون. تأثير تعدد الأشكال الجينية على التعبير الجيني للخلايا المناعية البشرية. الخلية 175، 1701-1715 (2018).

57. Bosselut، R. وظائف تعدد المظهر من demethylases H3K27Me3 في تمايز الخلايا المناعية. اتجاهات إيمونول. 37، 102-113 (2016).

58. Kechin، A.، Boyarskikh، U.، Kel، A. & Filipenko، M. CutPrimers: أداة جديدة للقطع الدقيق للبادئات من قراءات تسلسل الجيل التالي المستهدف. جي كومبيوتر. بيول. 24، 1138-1143 (2017).

59. هونغ، س. وآخرون. تحديد UTX و JMJD3 المحتويين على مجال JmjC باعتباره هيستون H3 ليسين 27 ديميثيلاز. بروك. ناتل أكاد. الخيال العلمي. الولايات المتحدة الأمريكية 104، 18439-18444 (2007).

60. فان لارهوفن، بي إم وآخرون. جينات متلازمة كابوكي KMT2D وKDM6A: تُظهر التحليلات الوظيفية أدوارًا حاسمة في نمو القحفي الوجهي والقلب والدماغ. همم. مول. جينيت. 24، 4443-4453 (2015).

61. Rezvani، K. العلاج بالخلايا التبنيية باستخدام الخلايا القاتلة الطبيعية المهندسة. نقل نخاع العظم. 54، 785-788 (2019).

قد يعجبك ايضا