Mi-2/Foxo复合体在果蝇的免疫防御机制中发挥作用,其靶标是PGRP-SC2,从而帮助果蝇抵御细菌感染
《Frontiers in Immunology》:The functional Mi-2/Foxo complex targets PGRP-SC2 for the Drosophila immune defense against bacterial infection
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时间:2025年09月30日
来源:Frontiers in Immunology 5.9
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果蝇Mi-2染色质重塑蛋白与Foxo转录因子协同调控IMD信号通路,通过抑制负调控因子PGRP-SC2表达增强抗菌肽(AMPs)合成及宿主抗细菌免疫。实验采用RNA干扰、共沉淀及ChIP-qPCR等技术,证实Mi-2/Foxo复合体定位于PGRP-SC2启动子区域,双重敲除可 rescue AMPs表达及生存率,揭示染色质重塑与转录调控的免疫互作新机制。
在自然界中,免疫系统是宿主防御病原体入侵的重要机制。在多细胞生物中,先天免疫系统作为第一道防线,能够迅速响应外来病原体并启动防御反应。果蝇(*Drosophila melanogaster*)作为研究先天免疫的重要模式生物,因其遗传操作简便、生命周期短以及关键免疫通路的高度保守性,成为探索免疫调控机制的理想对象。近年来,研究者们逐渐认识到,除了经典的信号传导通路外,染色质结构的动态变化和表观遗传调控在免疫应答中也扮演着至关重要的角色。这些调控机制不仅影响免疫基因的可及性,还决定了其在感染后的表达水平,从而在宿主防御中发挥关键作用。
在这项研究中,科学家们揭示了果蝇中的染色质重塑因子Mi-2与转录因子Foxo之间的一种新型功能关系。Mi-2是NuRD复合物的核心组分,其通过ATP依赖的染色质重塑和组蛋白去乙酰化作用,调控基因表达。而Foxo则作为环境信号整合的重要枢纽,参与调节包括自噬、代谢、寿命和免疫在内的多种生理过程。研究发现,Mi-2在果蝇脂肪体中与Foxo形成物理复合物,并共同抑制一个重要的免疫负调控因子——*Peptidoglycan recognition protein SC2*(*PGRP-SC2*)的表达。这一抑制作用有助于维持IMD信号通路的活性,从而促进抗菌肽(AMPs)的表达,增强宿主对细菌感染的抵抗力。
研究团队通过多种实验手段,包括基因沉默、免疫共沉淀(Co-IP)、染色质免疫沉淀结合定量PCR(ChIP-qPCR)以及基因相互作用分析,系统地验证了Mi-2和Foxo在果蝇抗菌免疫中的功能。实验结果显示,当Mi-2或Foxo被特异性沉默时,果蝇的AMP基因表达受到显著抑制,宿主在细菌感染后的存活率下降。此外,敲除*PGRP-SC2*基因能够部分恢复AMP的表达水平和宿主的生存能力,进一步支持了Mi-2和Foxo在免疫调控中的关键作用。这些发现表明,Mi-2和Foxo在果蝇的抗菌免疫中形成一个协同作用的调控网络,通过抑制*PGRP-SC2*的表达,增强IMD信号通路的激活,从而有效应对细菌感染。
进一步的分子机制研究表明,Mi-2和Foxo的复合物直接结合在*PGRP-SC2*基因的5’侧翼区域,这种结合对于抑制该基因的表达至关重要。值得注意的是,Foxo在Mi-2缺失的情况下无法有效结合到*PGRP-SC2*的启动子区域,这表明Mi-2在Foxo介导的染色质重塑过程中起着不可或缺的作用。这一发现不仅深化了我们对染色质调控在免疫应答中的理解,还为研究其他染色质重塑因子与转录因子之间的相互作用提供了新的视角。
此外,研究还指出Mi-2在果蝇抗菌免疫中的作用具有特异性,仅在IMD信号通路中发挥作用,而对Toll信号通路介导的抗菌反应无显著影响。这一结果表明,Mi-2和Foxo的调控作用可能主要集中在特定的免疫基因上,而非普遍性的免疫应答。这种特异性调控机制可能有助于宿主在面对不同类型的病原体时,选择性地激活或抑制特定的免疫反应,从而实现更高效的防御策略。
在讨论部分,研究者们指出,Mi-2和Foxo的协同作用不仅对果蝇的抗菌免疫至关重要,还可能在更广泛的生理过程中发挥作用。Foxo作为连接代谢、应激和免疫的重要转录因子,其功能可能受到染色质状态的调控。而Mi-2作为染色质重塑的核心因子,可能通过调节Foxo的染色质结合能力,影响其对免疫基因的调控效果。这种染色质-转录因子的交互作用,可能为理解免疫系统如何整合环境信号提供了新的思路。
研究还提到,未来的工作可以进一步探讨Mi-2和Foxo在不同生理或应激条件下的动态招募情况,以及它们是否参与其他免疫基因或信号通路的调控。同时,结合代谢组学和表观遗传学的方法,可以更全面地揭示营养状态或应激条件如何影响Mi-2/Foxo的染色质重塑能力及其对免疫应答的影响。此外,研究还强调了这一发现的潜在应用价值,例如在抗炎和免疫调节方面,通过调控Mi-2/Foxo轴,可能为治疗慢性炎症或免疫相关疾病提供新的靶点。
综上所述,这项研究不仅揭示了Mi-2在果蝇抗菌免疫中的关键作用,还阐明了其与Foxo之间的协同调控机制。通过抑制*PGRP-SC2*的表达,Mi-2和Foxo共同促进IMD信号通路的激活,从而增强宿主的抗菌能力。这一发现为理解染色质结构在免疫调控中的作用提供了新的证据,并为探索其他免疫相关基因的表观遗传调控机制奠定了基础。此外,它还拓展了我们对先天免疫系统如何整合多种调控信号以实现精确防御的认识,为后续研究提供了重要的理论支持和实验依据。
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