转录因子RFX1调控Th17细胞分化的机制及体内干预RFX1诱导狼疮鼠模型的建立

In our previous proposal supported by National Natural Science Funds for Young Scholar, we first demonstrated that downregulation of transcription factor RFX1 is one of key mechanisms that cause aberrant epigenetic modifications on the promoter of CD11a and CD70 genes, their overexpression and induce T cells auto-reactivity in systemic lupus erythematosus (SLE). Recent research has shown that Th17 cells play an important role in the pathogenesis of autoimmune diseases, such as SLE. However, the mechanisms of aberrant differentiation of Th17 cells in peripheral blood of SLE patients are still unclear. The epigenetic regulation of IL-17 expression and Th17 differentiation has attracted much attention recently. Based on our previous results, we will therefore further investigate whether RFX1 is involved in the epigenetic modifications of IL-17 regulatory elments and its expression, whether downregulation of RFX1 can induce differentiation of Th17 cells, and whether knockdown of RFX1 in vivo can produce lupus-like mouse model. Our study will enhance our understanding in the pathogenesis and may lead to the identification of epigenetic target for pharmacologic intervention of SLE.

本课题组在青年科学基金的资助下，首次证明转录因子RFX1表达下调是导致SLE患者CD4+T细胞CD11a和CD70基因启动子表观遗传修饰异常及其基因过度表达，以及诱导T细胞自身反应性的重要分子机制。近来大量研究发现Th17细胞在系统性红斑狼疮(SLE)等自身免疫性疾病发病中发挥重要作用，但SLE患者外周血Th17细胞异常分化的分子机制仍未阐明。目前，表观遗传调控是否参与IL-17基因表达及Th17细胞分化备受关注。因此，本研究拟在前期研究基础上，进一步探讨RFX1是否参与调控IL-17基因启动子表观遗传修饰状态，从而影响IL-17基因转录；其表达下调能否诱导CD4+T细胞向Th17细胞分化；体内抑制RFX1表达能否复制出狼疮样模型。通过本项目的研究，将深入揭示SLE发病的分子机制，为寻找和鉴定有效治疗SLE的关键靶点提供实验依据。

系统性红斑狼疮（Systemic Lupus Erythematosus, SLE）是一种多器官、多系统受累，严重危害人类健康的自身免疫性疾病。Th17细胞是一种特异性产生白介素17（IL-17）炎症因子的T细胞亚类，参与介导炎症反应和自身免疫反应。已有研究表明在SLE患者外周血中Th17细胞数目显著增加，IL-17水平明显升高。然而，导致这种改变的分子机制目前尚未阐明。我们以往的研究发现转录因子RFX1在SLE患者CD4+T细胞中表达水平显著降低，导致T细胞自身反应性活化。本项目在此基础上，深入探讨了RFX1对SLE患者Th17细胞分化异常的调控作用及机制。研究结果显示：SLE患者CD4+T细胞中RFX1表达下调、IL17A表达水平显著升高，二者呈负相关。在正常人CD4+T细胞中特异性抑制RFX1表达，可升高IL17A表达水平；相反在SLE患者CD4+T细胞中过表达RFX1，可显著降低IL17A表达水平。利用生物信息学预测发现在IL17A基因启动子区存在RFX1结合位点， Luciferase报告基因、ChIP及EMSA实验证实RFX1可结合到IL17A基因启动子区抑制IL17A基因转录。进一步我们揭示RFX1可通过招募表观遗传修饰酶HDAC1、SUV39H1和DNMT1到IL17A基因启动子区。特异性抑制RFX1表达可升高IL17A基因启动子区的组蛋白H3乙酰化水平，降低H3K9三甲基化水平和DNA甲基化水平；相反过表达RFX1可降低H3乙酰化水平，升高H3K9三甲基化水平和DNA甲基化水平。除此之外，我们还发现在Th17分化过程中RFX1表达下调，诱导Th17分化的关键因子IL-6可通过活化STAT3分子显著抑制RFX1表达。另外，我们构建了在CD4+T细胞特异性敲除RFX1的小鼠模型（RFX1f/f-Cre）。通过体外诱导Th17分化实验我们证实RFX1缺陷可显著促进小鼠naive CD4+T细胞向Th17分化。构建实验性脑脊髓膜炎（EAE）小鼠模型证实RFX1特异性敲除可加快并加重小鼠EAE病理改变。通过以上体内外实验研究，我们首次证实转录因子RFX1可通过表观遗传机制抑制IL17A基因表达，其表达下调是导致SLE患者Th17分化增加、IL17水平升高的分子机制之一。该研究为阐明SLE发病的表观遗传学机制奠定了重要基础，并为SLE的治疗提供了新的干预靶点。