NF-κB依赖性GR cistrome重分布招募GR至炎症基因但关联较弱糖皮质激素介导的抑制

《iScience》：NF-κB-dependent GR cistrome redistribution recruits GR to inflammatory genes but correlates with lesser glucocorticoid-mediated repression

本研究针对糖皮质激素受体（GR）在炎症基因表达调控中的矛盾角色——即GR被招募至炎症基因位点却伴随较弱抑制效果，通过整合ChIP-seq、RNA-seq及超分辨率显微技术，发现IL-1β与布地奈德协同诱导GR与NF-κB亚基RELA的基因组结合位点互斥性重分布，形成广泛重叠区域。此过程依赖NF-κB活性，且GR在炎症基因位点的存在反而减弱了糖皮质激素的整体抑制效应，挑战了GR直接反式抑制的传统范式，为炎症疾病中糖皮质激素耐药机制提供新视角。

　　

在炎症疾病治疗中，糖皮质激素因其强效抗炎作用被广泛应用，其作用主要通过糖皮质激素受体（Glucocorticoid Receptor, GR）介导。传统观点认为，GR通过"反式抑制"（transrepression）机制直接抑制促炎转录因子（如NF-κB）的活性，而"反式激活"（transactivation）则与副作用相关。然而，这一范式正受到挑战：研究表明，糖皮质激素实际上会招募GR至许多炎症基因位点，但其功能意义仍不明确。

研究人员发现，在炎症刺激下，GR被招募到炎症基因位点，但其与基因抑制的关系并不直接。这引出了一个核心问题：当GR被招募到NF-κB控制的炎症基因位点时，它究竟扮演什么角色？是直接介导抑制，还是具有其他功能？为解决这一问题，加拿大卡尔加里大学Robert Newton团队在《iScience》上发表了最新研究。

研究团队采用多种技术方法，包括染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）分析GR和RELA（NF-κB主要亚基）的基因组结合位点，RNA测序（RNA-seq）评估基因表达变化，超分辨率显微镜（STED）观察蛋白共定位，以及荧光素酶报告基因实验和蛋白质印迹等分子生物学技术。所有实验均使用人肺上皮细胞系A549为模型。

RESULTS

Reciprocal loss of budesonide- and IL1B-induced transcription

研究人员首先确认，在A549细胞中，布地奈德（budesonide）通过GR激活GRE报告基因，而IL-1β通过RELA激活NF-κB报告基因，且两者互不影响对方因子的核转位。这为研究GR与RELA在基因组水平的相互作用奠定了基础。

Nanoscale GR/RELA co-localization

通过超分辨率显微镜技术，研究发现IL-1β加布地奈德联合处理显著增加了GR与RELA在核内的纳米级共定位，约30%的GR斑点与40%的RELA斑点在20纳米距离内重叠。邻近连接 assay（PLA）进一步证实，联合处理后核内GR-RELA相互作用信号增强，表明两者在物理空间上密切接近。

Reciprocal co-modulation of RELA and GR cistromes

ChIP-seq分析显示，联合处理引起GR和RELA结合位点的显著重分布：布地奈德单独诱导6,479个GR结合区域（GBRs），IL-1β单独诱导4,738个RELA结合区域（RBRs）；而联合处理导致1,216个GBRs"丢失"、1,742个新GBRs"获得"，同时1,013个RBRs丢失、1,145个新RBRs获得。最重要的是，联合处理使GBR与RBR重叠区域从1,163个大幅增加至3,106个。

Motif enrichment suggests GR/NF-κB crosstalk

motif富集分析发现，联合处理后，GBRs中NF-κB motif富集程度显著增加，而RBRs中GRE motif富集度也大幅提升，表明两种转录因子在结合位点层面存在深刻交互作用。

GR and RELA binding each correlate with RNAP2

RNA聚合酶II（RNAP2）的ChIP-seq显示，无论是GR还是RELA的招募，均与RNAP2的存在正相关，且联合处理进一步增强了这种关联，表明两种因子主要发挥转录激活而非抑制功能。

GR cistrome remodeling requires NF-κB

通过腺病毒表达NF-κB dominant-negative抑制剂IκBαΔN，研究发现NF-κB活性是GR cistrome重分布的必要条件。抑制NF-κB后，联合处理诱导的GR招募增强效应被完全阻断。

Budesonide and IL1B co-regulate gene expression

RNA-seq分析揭示，联合处理对基因表达的调控并非简单叠加，而是呈现协同或抗效应。特别值得注意的是，GR在炎症基因位点的存在与较弱的糖皮质激素抑制效果相关，反而可能起到"保护"作用，减轻糖皮质激素对炎症基因的广泛抑制。

GBR/RBR position correlates with upregulated DEGs

进一步分析发现，GBRs和RBRs主要与上调基因而非抑制基因的转录起始位点（TSS）邻近。当炎症基因位点同时招募GR和RELA时，其表达在联合处理下往往得以维持或增强，而非被抑制。

RBRs may protect budesonide-upregulated DEGs from expression loss on co-treatment

具体而言，靠近RBRs的布地奈德上调基因在联合处理中表现出较小的表达损失，表明RELA可能对抗糖皮质激素的抑制效应。类似地，靠近GBRs的IL-1β上调基因也显示出对糖皮质激素抑制的"保护"效果。

GBRs may protect IL1B-upregulated DEGs from expression loss on co-treatment

研究数据表明，GR在炎症基因位点的招募不仅不直接介导抑制，反而可能通过维持特定基因表达来平衡糖皮质激素的广泛抑制效应，这一发现对理解炎症病理过程中基因表达调控具有重要意义。

讨论与结论

本研究通过多组学方法揭示了GR与NF-κB/RELA在炎症基因调控中的新型相互作用模式。主要结论包括：1）IL-1β与布地奈德协同诱导GR与RELA的cistrome重分布，形成广泛结合位点重叠；2）此重分布过程依赖NF-κB活性；3）GR与RELA的基因组共招募主要与RNAP2招募和基因上调相关，而非抑制；4）GR在炎症基因位点的存在可能通过抵消糖皮质激素的广泛抑制效应，起到保护性调节作用。

这些发现挑战了GR直接反式抑制炎症基因的传统观点，支持了间接机制在糖皮质激素介导 repression中的主导作用。在炎症疾病背景下，GR被招募至特定炎症基因位点可能有助于维持宿主防御相关基因的表达，但同时也可能在某些病理状态下导致糖皮质激素耐药。这一研究为理解炎症疾病中糖皮质激素作用的分子基础提供了新范式，对开发更精准的抗炎治疗策略具有重要启示。