來源：網(wǎng)絡(luò) 2023-09-18 10:44
干擾素調(diào)節(jié)因子（IRFs）組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子家族，在人體中共有9個(gè)成員，即IRF1-IRF9。它們在病毒、細(xì)菌和干擾素（IFN）誘導(dǎo)的信號(hào)通路以及先天和適應(yīng)性免疫過程的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。
中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心丁建平研究組在《結(jié)構(gòu)》（Structure）上，在線發(fā)表了題為Molecular basis for the functional roles of the multimorphic T95R mutation of IRF4 causing human autosomal dominant combined immunodeficiency的研究成果。該研究通過解析IRF4-DBD和IRF4-DBDT95R與經(jīng)典和非經(jīng)典DNA識(shí)別序列的復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)和功能分析，闡明了IRF4T95R獲得增強(qiáng)功能和新功能的分子機(jī)制，為剖析IRF4突變導(dǎo)致的人類常染色體顯性聯(lián)合免疫缺陷（CID）奠定了分子基礎(chǔ)。
干擾素調(diào)節(jié)因子（IRFs）組成一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子家族，在人體中共有9個(gè)成員，即IRF1-IRF9。它們在病毒、細(xì)菌和干擾素（IFN）誘導(dǎo)的信號(hào)通路以及先天和適應(yīng)性免疫過程的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。其中，IRF4在B淋巴細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等淋巴樣細(xì)胞中特異性表達(dá)，在免疫細(xì)胞的發(fā)育、分化和細(xì)胞命運(yùn)決定中具有關(guān)鍵作用。IRF4通常以同源二聚體的形式與序列為5'-GAAANNGAAA-3'的經(jīng)典干擾素刺激應(yīng)答元件（ISRE）結(jié)合，每分子IRF4識(shí)別一個(gè)GAAA序列，調(diào)節(jié)干擾素刺激基因（ISGs）的激活。科研人員在CID患者中發(fā)現(xiàn)了IRF4T95R的雜合突變。這些患者的B細(xì)胞和T細(xì)胞表現(xiàn)出成熟受損，免疫球蛋白和細(xì)胞因子產(chǎn)生減少。體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)表明，IRF4T95R突變體顯示出對DNA的親和力增加，核定位增強(qiáng)，DNA結(jié)合特異性改變，表現(xiàn)出對非經(jīng)典序列GATA的結(jié)合能力。這些改變使得IRF4呈現(xiàn)功能增強(qiáng)、功能喪失和新功能三種表型。然而，T95R突變是如何導(dǎo)致IRF4多態(tài)功能的分子基礎(chǔ)尚不清楚。
該研究通過生物膜干涉技術(shù)分析了IRF4的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（IRF4-DBD）和IRF4-DBDT95R對經(jīng)典和非經(jīng)典ISRE序列的親和力。結(jié)果顯示，IRF4的T95R突變增強(qiáng)了IRF4-DBDT95R與經(jīng)典和非經(jīng)典DNA識(shí)別序列的親和力。而IRF4-DBDT95R對非經(jīng)典序列GATA表現(xiàn)出更高的選擇性，IRF4-DBD對經(jīng)典ISRE序列GAAA具有更強(qiáng)的偏好性。該團(tuán)隊(duì)運(yùn)用X射線單晶衍射技術(shù)解析了IRF4-DBD和IRF4-DBDT95R與經(jīng)典和非經(jīng)典DNA識(shí)別序列的復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，在IRF4-DBDT95R與經(jīng)典ISRE序列GAAA的復(fù)合物結(jié)構(gòu)中，Arg95通過水分子介導(dǎo)增強(qiáng)了對磷酸骨架的相互作用；而在與非經(jīng)典ISRE序列GATA的復(fù)合物結(jié)構(gòu)中，由于空間位阻的影響，Arg95直接與磷酸骨架和堿基相互作用，表現(xiàn)出對GATA序列的更強(qiáng)偏好性。由于GAAA和GATA序列分布于不同基因的啟動(dòng)子區(qū)域，IRF4和IRF4T95R展現(xiàn)出不同的轉(zhuǎn)錄調(diào)控圖譜，介導(dǎo)了不同下游信號(hào)通路，使得IRF4T95R表現(xiàn)出新的轉(zhuǎn)錄活性。總的來說，生化和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為IRF4T95R的功能增強(qiáng)和新功能奠定了分子基礎(chǔ)，加深了科學(xué)家對IRF4突變導(dǎo)致自身免疫疾病的分子機(jī)制的認(rèn)知。
研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的資助，并獲得上海同步輻射光源晶體學(xué)線站BL02U1和BL18U以及分子細(xì)胞卓越中心分子生物學(xué)技術(shù)平臺(tái)的支持。
IRF4-DBDT95R選擇性結(jié)合經(jīng)典GAAA和非經(jīng)典GATA序列的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
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