DNA碱基剪切修复在Gadd45a促CD4+T细胞DNA低甲基化中的作用及参与SLE发病的机制

DNA hypomethylation of CD4+T cells plays a key role in the occurrence and development of systemic lupus erythematosus(SLE). Our previous studies have confirmed that Gadd45a is overexpressed in SLE CD4+ T cells, Gadd45a can promote DNA hypomethylation of CD11a and CD70, induce autoimmunity in CD4+T cells. However,it is unclear how Gadd45a promotes DNA hypomethylation of SLE CD4 + T cells. Studies have suggested that Gadd45a may promote DNA demethylation by recruiting base excision repair (BER) and/or nucleic acid excision repair (NER). We have identified that NER pathway is defective in CD4+T cells of SLE,thus we speculate that BER may be recruited by Gadd45a,then BER pathway may be activated to remove the methyl groups of CD11a and CD70. Research we plan to carry out as follows, 1.Is there any difference in the expression of BER elements between normal CD4+T cells and SLE CD4+T cells? 2. Are CD11a,CD70 promoter induced to be demethylated by Gadd45a recruiting BER elements and initiating BER to remove methyl group? 3. Study on regulation of BER pathway and BER elements on Gadd45a-mediated demethylation of CD11a,CD70 and their role in SLE pathogenesis. Our study will have important significance for explanation of demethylation molecular mechanisms and epigenetic pathogenesis of SLE.

CD4+T细胞DNA低甲基化在系统性红斑狼疮（SLE）发生发展中起关键作用。我们证实SLE CD4+T细胞过度表达的Gadd45a能促进CD4+T细胞CD11a、CD70 DNA低甲基化，诱导自身免疫，但其分子机制不清楚。研究认为Gadd45a可能募集碱基剪切修复（BER）和/或核酸剪切修复（NER）参与DNA甲基化调控。我们发现NER修复途径在SLE CD4+T细胞中存在缺陷，推测Gadd45a可能通过募集BER元件启动BER途径去除甲基。我们拟开展研究：1、SLE患者和正常人是否存在BER元件表达差异？ 2、CD11a和CD70 基因是否通过Gadd45a募集BER修复元件发生DNA修复，去除甲基？ 3、BER途径和BER元件对CD4+T细胞Gadd45a介导的CD11a和CD70去甲基化的调控及在SLE发病中的作用。研究对阐释低甲基化分子机制和SLE的表观遗传学发病机制具有重要意义。

DNA低甲基化在系统性红斑狼疮（SLE）发生发展中起着关键的作用。但是DNA低甲基化分子机制尚未完全阐明。我们前期的研究证实，生长阻滞和DNA损伤诱导蛋白（Gadd45a）能促进人类CD4+T细胞CD11a、CD70启动子发生低甲基化，诱导自身免疫的发生。紫外线UVB能诱导CD4+T细胞Gadd45a表达上调， SLE患者CD4+T细胞Gadd45a水平也是显著升高的，表达升高的Gadd45a可诱导SLE CD4+T细胞CD11a、CD70 基因发生低甲基化，使甲基化敏感基因CD11a、CD70表达升高，诱导发生自身免疫。我们拟在前期研究基础上，研究碱基剪切修复元件AID，MBD4，TDG在Gadd45a促进SLE CD4+T细胞DNA低甲基化中的作用。.我们的研究发现：1、与正常人比较，SLE患者的CD4+T细胞的AID mRNA显著升高， MBD4 mRNA和TDG mRNA和正常人比较无明显差异。SLE患者CD4+T细胞TDG和AID蛋白表达显著升高；MBD4蛋白表达显著降低。差异均有统计学意义。2、人CD4+T细胞TDG,AID和MBD4蛋白可与Gadd45a蛋白相互作用。3、人CD4+T细胞CD70启动子片段-1612~-1512bp处各因子富集水平显著高于其他区域。CD11a启动子片段-995~-719bp和-178~0bp处为转录因子复合体结合区域，各因子富集水平显著高于其他区域。此外MBD4在CD11a启动子-1624~-1352bp处也有高水平富集。4、BER途径抑制剂CRT0044876或Olaparib处理人CD4+T细胞后能明显使Gadd45a诱导的 CD70和CD11a mRNA和蛋白表达下降。Gadd45a转染后CD4+T细胞甲基化水平降低，经上述药物处理后，CD11a和CD70 DNA甲基化水平有所升高。5、Gadd45a过表达后，CD11a和CD70蛋白表达升高，同时再转染siRNA-AID或TDG后，可部分逆转CD11a和CD70 mRNA和蛋白表达变化。且过度表达Gadd45a后导致的CD11a和CD70 DNA低甲基化，在转染siRNA-AID或TDG后DNA低甲基化得到部分逆转。.我们的研究进一步完善了红斑狼疮的T细胞低甲基化机制，并发现AID和TDG可能成为治疗红斑狼疮新的靶点。