染色质重塑因子LET-418/Mi-2通过调控肠道细胞内病原体反应平衡线虫发育与免疫

《BMC Genomics》：The chromatin remodeler LET-418/Mi-2 regulates the intracellular pathogen response in the C. elegans intestine

本研究针对染色质重塑因子如何调控先天免疫应答这一关键科学问题，通过开展LET-418/Mi-2在秀丽隐杆线虫肠道细胞内病原体反应（IPR）中的功能研究，发现该蛋白与MEP-1共同结合免疫相关基因启动子区域，通过维持染色质可响应状态来抑制IPR基因过度激活。研究表明let-418突变体通过ZIP-1依赖途径显著上调pals-5等IPR效应基因，并增强对微孢子虫Nematocida parisii的抵抗能力，揭示了染色质重塑在平衡发育与防御机制中的新型调控模式，为理解免疫应答的表观遗传调控提供了重要理论依据。

　　

在生命科学研究中，生物体如何平衡生长发育与免疫防御始终是核心问题。秀丽隐杆线虫作为经典模式生物，其肠道是抵御病原体入侵的第一道防线。当遭遇微孢子虫等细胞内病原体时，线虫会启动细胞内病原体反应（IPR），激活pals基因家族等免疫效应因子。然而这种防御反应必须受到精确调控，过度激活会导致资源浪费甚至发育异常。此前研究发现染色质重塑因子LET-418/Mi-2（人类CHD4的同源蛋白）参与多种生物学过程，但其在免疫平衡中的具体机制尚不明确。

研究人员利用肠道特异性DamID（DNA腺嘌呤甲基转移酶鉴定）技术，首次在年轻成虫期肠道细胞中绘制了LET-418及其互作蛋白MEP-1的全基因组结合图谱。通过Cre/lox重组系统实现蛋白的时空特异性表达，发现两者结合位点均匀分布在各染色体上，且具有高度相关性（r>0.5）。进一步分析显示，约50%的结合位点存在重叠，证实它们作为MEC复合物共同发挥作用。

染色质状态分析揭示LET-418和MEP-1倾向于结合富含H3K4me3、H3K36me3等活跃转录标记的基因组区域，而与异染色质蛋白HPL-1/2的结合位点相互排斥。功能富集分析表明，这些靶基因主要参与肠道先天免疫反应和脂质代谢过程，包括fbxa和clec等免疫基因家族以及pals基因簇。

在let-418功能缺失突变体中，转录组分析发现2344个基因表达上调，其中包含14个pals基因。通过pals-5p::GFP和pals-2::GFP报告基因系统，证实IPR在突变体中呈组成型激活状态。这种激活依赖于转录因子ZIP-1，因为zip-1基因敲低可显著抑制pals基因的上调表达。

最令人振奋的是，let-418突变体对天然肠道病原体Nematocida parisii的感染表现出显著增强的抵抗能力，早期发育阶段的孢子体数量明显减少。这表明染色质重塑因子的缺失通过激活IPR产生了实质性的免疫保护效应。

关键技术方法包括：利用肠道特异性DamID技术绘制全基因组蛋白结合图谱；通过RNA测序分析let-418突变体的转录组变化；使用pals-5p::GFP和pals-2::GFP报告系统监测IPR激活状态；采用RNA干扰技术验证ZIP-1依赖性；通过荧光原位杂交技术定量分析微孢子虫感染水平。

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