HS1-6在Igk基因重排和B细胞发育中作用和机制的研究

Immunoglobulin gene V(D)J recombination is the molecular basis of B lymphocytes to produce antibody diversity, and is crucial for antibody repertoire formation and B cell development. HS1-6 is a key Igk V-J recombination regulatory region consisting of HS1-2 and Sis silencer, which are two clusters of DNaseI hypersenstive sites within the intervening region between the Vk gene and Jk gene. Although HS1-2 and Sis have different functions in regulating Vk gene usage and other aspects, our recent studies have shown that both HS1-2 and Sis silencer bind CTCF protein and both can inhibit Igk gene V-J rearrangement,which suggests that those two cis-regulatory elements have functional redundance. Based on this, we predict the HS1-6 gene knockout will dramatically affect Igk gene rearrangement,expression ,antibody repertoire, orderly rearrangement and allelic exclusion, and may eventually cause abnormal B cell development, abnormal immune response and autoimmuniity disease. To test this hypothesis, we propose to generate HS1-6 gene knockout mice and study the effects of deleting HS1-6 from endogenous Igk locus.We propose to invesgate the epigenetic modification, chromatin structures, nuclear organization, germline transcription and antisense transcripton to explore the mechnism of HS1-6 regulating the Igk VJ rearrangement.

免疫球蛋白基因V(D)J重排是B细胞产生抗体多样性的分子基础，与抗体谱形成和B细胞发育密切相关。HS1-6是位于Igk基因座V和J基因之间由HS1-2和Sis沉默子这两个DNaseI 高敏感位点簇组成的一个VJ重排调控区域。我们最新研究表明尽管HS1-2和Sis在调控Vk利用等方面有不同功能，但两者均结合CTCF蛋白并均抑制Igk基因重排，提示两者有部分功能冗余。我们推测如果HS1-2和Sis在抑制Igk基因重排方面的确功能冗余，HS1-6基因敲除将极大影响Igk基因重排、表达、抗体谱形成、组织和发育特异性重排、等位排斥等，并进而影响B细胞发育和免疫应答甚而导致自身免疫病发生。本研究拟建立HS1-6基因敲除小鼠并系统分析Igk重排、B细胞发育和自身免疫等表型以验证以上假设。并研究HS1-6敲除后Igk基因表观遗传、染色质高级结构及胚系或反义转录等的改变以阐明HS1-6调控VJ重排等的机理。

HS1-6是位于免疫球蛋白Igk基因座Vk和Jk基因之间由6个DNaseI 高敏感位点组成的一个V-J重排调控区域，包含Cer和Sis沉默子这两个顺式调控元件。之前研究表明尽管Cer和Sis功能不同但均结合CTCF蛋白并抑制Igk基因重排。本项目建立了缺失HS1-6整个调控区域的小鼠模型以研究Cer和Sis是否有功能冗余以及缺失HS1-6的表型。 本项目研究表明HS1-6敲除后Igk基因座临近Jk 基因的近端Vk基因的利用显著增加，而离Jk 基因较远的中间和远端大部份Vk基因很少利用，结果导致HS1-6缺失的B细胞轻链抗体库的多样性显著降低。通过进一步的机理研究，我们发现HS1-6敲除后骨髓前B细胞和脾脏B细胞近端Vk基因胚系转录水平显著升高，从而表明HS1-6控制Vk基因胚系转录水平并进而调节Vk基因的利用。此外本项目的研究表明HS1-6 并不控制Igk基因等位排斥,以及HS1-6敲除导致近端Vk基因在T细胞的非组织特异性重排。本项目阐明了HS1-6在控制Igk基因V-J重排中的重要作用，对认识顺式调控元件控制免疫球蛋白抗体多样性形成的机制有重要意义。