三维染色质结构调控抗体成熟过程中体细胞高频突变的多维枢纽机制

本研究通过Tri-C技术揭示了人类免疫球蛋白重链(IGH)位点的高阶染色质结构，发现体细胞高频突变(SHM)和类别转换重组(CSR)发生在由可变区(V)与所有增强子相互作用形成的动态多维枢纽中。研究人员证明该枢纽结构不依赖黏连蛋白(cohesin)介导的环挤压，且转录激活的转换区(S region)可形成新环而不破坏枢纽完整性，为抗体成熟的协同调控提供了新见解。

　　

抗体成熟是适应性免疫的核心过程，其中体细胞高频突变(SHM)和类别转换重组(CSR)共同决定了抗体的多样性和功能。虽然已知这些过程需要远距离增强子的调控，但染色质三维结构如何协调这些复杂反应仍是未解之谜。传统观点认为黏连蛋白介导的环挤压是维持基因-增强子互作的关键，然而人类IGH位点存在内部拓扑屏障，这一模型难以解释其调控机制。这些知识缺口限制了我们对抗体成熟分子机制的全面理解。

奥地利分子病理研究所等机构的研究人员通过创新性的多维度染色质构象捕获技术，揭示了人类B细胞中IGH位点的高阶结构特征。研究发现抗体成熟反应发生在由可变区与所有增强子相互作用形成的动态多维枢纽中，该结构不依赖持续的环挤压机制，且能灵活容纳多个转录激活的基因环而不破坏原有调控网络。相关成果发表在《Molecular Cell》期刊。

研究主要采用三项关键技术：1) Tri-C技术（多向染色质构象捕获）在单等位基因水平解析IGH位点的三维互作网络；2) 诱导表达系统结合突变谱测序(MutPE-seq)分析转录激活对突变模式的影响；3) 急性蛋白质降解系统研究黏连蛋白在枢纽维持中的作用。实验使用Ramos B淋巴瘤细胞系和健康志愿者原代B细胞作为研究对象。

【SHM发生在由V区与所有增强子相互作用形成的多维枢纽中】
通过Tri-C技术发现，人类IGH位点存在包含V区与两个超级增强子(3'RR1和3'RR2)的多维互作枢纽。该结构在原代B细胞和Ramos细胞中高度保守，包含六个特征性互作区域，其中V-3'RR1-3'RR2的三向互作最为显著。

【枢纽维持和转录不依赖持续的环挤压】
利用急性降解黏连蛋白亚基RAD21的实验证明，枢纽结构和V区转录在黏连蛋白缺失后仍能维持。转录抑制实验进一步表明，已建立的基因-增强子互作不需要持续的转录活性来维持。

【转录激活的S区形成新环但不破坏枢纽完整性】
通过设计可诱导的IGHG1TRE3G和IGHG3TRE3G系统，发现转录激活的S区会形成新的染色质环并被招募到枢纽中。值得注意的是，这些新环的形成不依赖黏连蛋白，且不会干扰原有的V区转录和SHM过程。

【分子拥挤模型解释枢纽的功能特性】
研究提出枢纽内通过低复杂度结构域介导的多价相互作用维持相对空间组织，使增强子能够"远距离"调控靶基因。这种分子拥挤机制解释了为何新基因环的加入不会稀释3'RR对V区的影响。

这项研究从根本上改变了对抗体成熟三维调控机制的认识。发现的多维枢纽架构突破了传统环挤压模型的局限，揭示了转录本身足以驱动基因环形成和定位的新原理。特别值得注意的是，该枢纽能够同时支持SHM和CSR的协同进行，这一特性确保了生发中心B细胞在不同刺激下都能有效产生高亲和力抗体。研究还阐明了人类IGH位点独特的双增强子系统的功能整合机制，为理解抗体缺陷相关疾病提供了新视角。这些发现不仅深化了对免疫系统基础生物学的理解，也为靶向染色质结构的免疫治疗策略开发奠定了理论基础。