BET溴结构域抑制剂选择性调控β细胞中IL-1诱导的NF-κB炎症靶基因转录

本研究针对炎症性疾病中NF-κB靶基因的异质性调控难题，通过RNA测序和功能分析揭示BET溴结构域抑制剂(+)-JQ1能选择性抑制β细胞中促炎性NF-κB靶基因（如CSF1、NOS2），而对维持细胞稳态的基因（如NFKBIA、IRF1）无影响。该发现为精准治疗自身免疫糖尿病提供了新靶点，发表于《Journal of Biological Chemistry》。

　　

在炎症性疾病和自身免疫糖尿病的发展过程中，核因子κB（NF-κB）的异常激活被认为是关键驱动因素。然而，NF-κB调控的基因具有双重性：既能促进炎症反应，又能维持细胞稳态。这种矛盾功能使得直接抑制NF-κB可能带来副作用，例如在胰腺β细胞中完全阻断NF-κB反而会加速糖尿病进程。更复杂的是，表观遗传调控蛋白BET家族（含BRD2/3/4等成员）通过识别组蛋白乙酰化标记参与炎症基因转录，但其对NF-κB靶基因的选择性调控机制尚不明确。

针对这一科学难题，Medical College of Wisconsin的研究团队在《Journal of Biological Chemistry》发表重要成果。研究人员以IL-1β刺激的INS 832/13 β细胞为模型，结合RNA测序（RNA-seq）、基因集富集分析（GSEA）和凝胶迁移实验（EMSA）等技术，系统解析了BET抑制剂(+)-JQ1对NF-κB靶基因的差异化调控机制。研究发现，约56%的NF-κB靶基因（如趋化因子CCL20、炎症介质NOS2）依赖BET蛋白BRD4实现转录激活，而41%的基因（如IκB家族成员NFKBIA、抗病毒因子IRF1）则不受影响。这种选择性调控与基因功能高度相关：促炎基因多编码分泌型蛋白（如细胞因子），而BET不敏感基因主要参与细胞内稳态维持。

关键技术方法包括：1）INS 832/13细胞和原代大鼠胰岛的IL-1β时间梯度处理；2）RNA-seq结合GSEA分析差异表达基因；3）NF-κB报告基因系统和凝胶迁移实验验证BRD4-p65互作；4）功能注释聚类（DAVID）解析基因功能类别。

【IL-1诱导β细胞快速基因表达变化】
通过1-9小时IL-1β刺激的时间序列分析，发现23-164个差异表达基因（DEG），其中80%的早期诱导基因持续高表达。PCA分析显示3小时和9小时样本具有高度相似性，提示炎症反应快速建立。

【IL-1触发炎症反应与β细胞身份丢失】
GSEA分析揭示IL-1显著激活TNFα信号、干扰素反应等促炎通路，同时抑制胰腺β细胞特征基因。这与单细胞测序既往结果一致，证实模型可靠性。

【BET抑制剂选择性调控IL-1刺激基因】
(+)-JQ1处理使66%的IL-1诱导基因表达衰减，但对代谢相关基因（如胆固醇稳态通路）有反向激活作用。值得注意的是，β细胞关键转录因子PDX1和PAX6表达被(+)-JQ1上调，提示BET蛋白可能抑制β细胞身份维持。

【IL-1激活NF-κB靶基因转录】
调控元件分析显示，NF-κB结合位点富集于56%的IL-1诱导基因启动子区。凝胶迁移实验证实IL-1刺激30分钟即可促使BRD4与p65共定位于NF-κB DNA探针，而(+)-JQ1能破坏该复合物形成。

【BET抑制剂差异化调控NF-κB靶基因】
通过构建54个NF-κB靶基因的表达谱，明确将其分为三类：BET敏感型（如CSF1）、不敏感型（如NFKBIA）和诱导型（如IER3）。RT-qPCR验证在胰岛中重现此模式，且结构不同的I-BET151具有相同选择性。

【BET抑制剂优先靶向炎症相关NF-κB基因】
功能聚类显示，BET敏感基因显著富集于"细胞表面受体信号"（p=1.3×10^-9
）和"免疫应答"（p=4.2×10^-7
）等通路，而BET不敏感基因多参与"IκB/NF-κB复合体"（p=0.002）等细胞内调控过程。

这项研究开创性揭示了BET蛋白通过识别特定组蛋白修饰或转录因子乙酰化模式，选择性辅助NF-κB激活促炎基因的分子机制。其重要意义在于：1）解释了BET抑制剂治疗自身免疫糖尿病时保护β细胞的分子基础；2）为开发精准靶向炎症通路而不影响细胞稳态的药物提供理论依据；3）提示IRF1等BET不敏感基因可能是β细胞防御系统的关键组分。未来研究可进一步探索BRD4与不同乙酰化p65亚型的结合特异性，以及其在其他炎症性疾病中的普适性规律。