pH依赖性转录凝聚体调控炎症反应的新机制：BRD4通过组氨酸富集无序区感知细胞内酸碱度

这篇开创性研究揭示了巨噬细胞通过BRD4蛋白的组氨酸富集无序区（IDR）感知细胞内pH变化，进而调控转录凝聚体（transcriptional condensates）形成的新机制。研究发现酸性环境（pH 6.5）会破坏BRD4-MED1转录凝聚体，从而特异性调控TLR4触发的炎症反应基因表达谱，为理解微环境酸化（如肿瘤、感染病灶）如何校准免疫反应提供了全新视角。

　　

酸性pH调控基因特异性炎症反应

研究发现炎症微环境酸化（pH 6.5）会重构巨噬细胞的炎症反应模式。通过LPS刺激实验证实，酸性pH对炎症基因的调控呈现显著基因特异性：Il1b、Il6等基因表达被抑制，而Ifnb1、Adm等基因表达反而增强。这种调控独立于经典TLR4信号通路（NF-κB和IRF3活化不受pH影响），且与炎症小体（inflammasome）活性无关。值得注意的是，血管活性因子呈现拮抗性调控——血管收缩因子内皮素-1（Edn1）表达降低，而血管舒张因子肾上腺髓质素（Adm）表达升高，提示pH可能通过调节血管张力参与炎症微环境调控。

线性解卷积模型揭示pH-LPS协同调控网络

研究团队创新性地建立线性解卷积模型，将1,620个差异基因分为20个调控集群。关键发现包括：

1. pH^IN基因（如Nfkbia）富含NF-κB motif，维持TLR信号和抗菌防御功能

2. pH^ANTI基因（如Il12b）同时依赖NF-κB和IRF3，参与抗原提呈和细胞因子信号

3. pH^SYN基因（如Ifnb1）在酸性环境中表现协同激活

   增强子分析显示，pH敏感基因的远端增强子（如Il6基因座100kb区域）在pH 6.5时H3K27ac修饰显著降低，而pH不敏感基因的增强子保持稳定。

BRD4作为pH传感器的分子机制

通过生物信息学筛选发现BRD4的IDR区含有两个特征性模块：

1. 721-800aa：6个连续组氨酸（H）与40个多聚PQ序列

2. 1001-1080aa：9个组氨酸与39个脯氨酸/谷氨酰胺

   实验证实这些组氨酸簇在生理pH（7.4）下维持BRD4凝聚体形成，而在pH 6.5时因组氨酸质子化导致凝聚体解离。STED超分辨成像显示pH 6.5使BRD4凝聚体数量减少75%，尺寸从70-200nm缩小。引人注目的是，将BRD4 IDR中的33个组氨酸突变为丙氨酸（BRD4^HA）可完全消除pH敏感性，而仅突变N端（AHHH）或中部（HHAH）组氨酸簇即足以破坏pH响应。

转录凝聚体调控炎症程序的机制

BRD4通过其C端IDR与染色质重塑复合物ncBAF的BRD9亚基相互作用。酸性pH不仅破坏BRD4凝聚体，还显著减弱BRD4-BRD9结合（co-IP结合率下降82%）。功能实验显示：

1. BRD9抑制剂使pH^ANTI基因激活降低3.2倍

2. JQ1（BRD4抑制剂）处理可模拟酸性pH对60%炎症基因的调控

3. 过表达BRD4 IDR^WT可逆转酸性pH对Il6的抑制，而IDR^HA突变体无效

   代谢分析揭示BRD4通过调控己糖激酶（Hk1/2/3）表达影响糖酵解，形成"pH传感器-代谢重编程"的正反馈环。

生理病理意义

在LPS诱导的腹膜炎模型中，腹腔巨噬细胞（pMac）内pH降至6.6，BRD4凝聚体减少68%。这种机制可能解释：

1. 肿瘤微环境（TME）酸化如何导致免疫抑制

2. 脓毒症中过度炎症的自限性调节

3. 组织损伤后炎症消退的微环境调控

   研究还发现人原代巨噬细胞比小鼠细胞对pH更敏感（BRD4凝聚体减少90%），提示该机制在人类疾病中可能更具临床意义。

该研究首次建立"微环境pH→BRD4相分离→增强子重塑→炎症程序重编程"的完整调控轴，为开发靶向转录凝聚体的免疫调节策略提供了新思路。