《SCIENCE ADVANCES》：FOSL1-associated condensates modulate superenhancer-mediated selected IL-1 family gene activation in psoriasis
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银屑病（psoriasis）是一种慢性炎症性皮肤病，涉及角质形成细胞基因表达异常，然而驱动上述改变的上游表观遗传机制尚不清楚。研究人员对银屑病皮损、皮损周围皮肤、健康皮肤以及M5刺激的HaCaT细胞进行了多组学分析（染色质免疫沉淀测序、CUT&Tag、ATAC
银屑病（psoriasis）是一种慢性炎症性皮肤病，涉及角质形成细胞基因表达异常，然而驱动上述改变的上游表观遗传机制尚不清楚。研究人员对银屑病皮损、皮损周围皮肤、健康皮肤以及M5刺激的HaCaT细胞进行了多组学分析（染色质免疫沉淀测序、CUT&Tag、ATAC-seq和RNA测序）。研究人员利用CRISPR介导的超增强子（SE）编辑、表观遗传调控、环形染色体构象捕获测序、染色质结合凝聚体探索性测序、免疫共沉淀以及光漂白后荧光恢复等技术进行了功能验证。研究发现皮损中增强子和SE广泛活化，其中包括一个调控IL1A、IL1B和IL36G转录的白细胞介素1（IL-1）–SE。BET抑制可降低SE活性、抑制IL-1细胞因子并在体内缓解银屑病样炎症。Fos样抗原1（FOSL1）被鉴定为富集于活性SE并参与凝聚体形成的关键转录因子，有助于维持EP300占据及组蛋白H3第27位赖氨酸乙酰化沉积。巨噬细胞来源的IL-1通过丝裂原活化蛋白激酶/ERK信号上调FOSL1，形成放大炎症的正反馈环路。该研究揭示了以FOSL1-SE为中心的调控网络驱动角质形成细胞炎症反应，为银屑病提供了此前未知的治疗靶点。
**研究背景与科学问题**
银屑病是一种以表皮功能和免疫反应异常为特征的慢性炎症性皮肤病，转录组研究已在患者外周免疫细胞及皮损组织中鉴定出大量差异表达基因（DEGs），但调控这些基因的上游分子机制尚不明确。全基因组关联研究（GWAS）已发现80余个与银屑病易感性相关的遗传位点，其中多数位于基因组非编码区，而这些非编码区在银屑病中的转录调控功能有待研究。表观遗传调控通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA将基因组信息与环境因素联系起来。增强子是富含组蛋白修饰的非编码调控DNA元件，活性增强子以高水平组蛋白H3第27位赖氨酸乙酰化（H3K27ac）和染色质可及性增加为特征，通过染色质环化激活远端基因转录，并常聚集成超增强子（SEs），后者具有极高的转录共激活因子占据并驱动细胞身份和疾病关键基因的强表达。增强子功能由结合保守基序的序列特异性转录因子（TFs）介导，如激活蛋白-1（AP-1）和核因子κB（NF-κB）结合位点。近期研究表明TFs和表观遗传修饰酶可发生液-液相分离（LLPS）形成凝聚体，形成转录元件高密度区域，显著增强靶基因转录激活，但主导银屑病调控元件的关键TFs及相分离在银屑病发病中的潜在作用仍不明确。FOSL1（又称FRA-1）是FOS家族成员，与JUN家族蛋白二聚化形成TF复合物AP-1，既往研究显示FOSL1激活TRAF3进而触发NF-κB信号通路促进银屑病角质形成细胞过度增殖，但其是否调控银屑病增强子活性尚待研究。为此，研究人员采用整合多组学方法刻画银屑病皮损的组织特异性增强子图谱，鉴定角质形成细胞中的活性增强子并发现FOSL1为关键致病TF，进而鉴定并功能表征了调控选择性白细胞介素-1（IL-1）家族基因转录的SE（IL1-SE），证明FOSL1通过相分离调控IL1-SE活性，并发现IL-1信号经ERK通路激活FOSL1，建立放大炎症基因转录的正反馈环路。该研究揭示了以增强子为中心的调控机制，为银屑病提出了此前未知的治疗靶点，论文发表于《SCIENCE ADVANCES》。
**主要关键技术方法**
研究人员整合公共H3K27ac ChIP-seq（GSE161076，皮损、非皮损及健康皮肤各4例）、ATAC-seq（PRNJ597655）和RNA-seq（GSE54456）数据，并对M5（IL-1α、IL-17A、OSM、TNF-α、IL-22）刺激的HaCaT细胞及原代人表皮角质形成细胞（HEKs）开展H3K27ac CUT&Tag、ATAC-seq与RNA-seq；采用CRISPR-Cas9切除IL1-SE、CRISPRi/CRISPRa靶向单个增强子元件、双荧光素酶报告基因及基序突变、4C-seq、ACC-seq、Co-IP、FRAP、免疫荧光、ELISA及RET-qPCR；体内采用咪喹莫特（IMQ）和IL-23诱导的银屑病样小鼠模型局部给予JQ1凝胶；人皮肤石蜡切片来自6例临床及病理确诊的银屑病患者和6例健康对照（机构伦理批件2024-KY-016）。
**研究结果**
增多的增强子与SE存在于银屑病皮损及促炎细胞因子处理的角质形成细胞中：H3K27ac ChIP-seq主成分分析（PCA）显示皮损组与皮损周围及健康组明显分离，皮损组内含子及基因间区峰增多提示增强子活性增加；整合RNA-seq与ATAC-seq鉴定出418个活性变化与关联基因表达一致的银屑病相关增强子，其靶基因富集于T细胞分化、JAK-STAT、细胞因子-细胞因子受体互作及IL-17通路，皮损中SE数目增加且SE相关基因富集于TH17分化、TNF、VEGF信号及凋亡通路；M5刺激HaCaT细胞同样鉴定出333个增强子及增多的SE。
JQ1通过靶向SE抑制银屑病相关转录程序：JQ1（≤100 nM）不具细胞毒性，50和100 nM JQ1抑制角质形成细胞增殖并促进凋亡；100 nM JQ1使1312个基因表达下调，GSEA显示细胞周期和细胞因子-细胞因子受体互作基因集显著降低，下调基因富集于细胞周期、细胞因子互作、TNF、IL-17A及p53通路，与银屑病上调DEGs富集通路重叠。
药理学破坏SE在体外和体内改善银屑病病理：IMQ诱导小鼠表皮中SE数目增加，局部JQ1凝胶（100 μg/cm2）连续5天显著降低PASI评分、减轻表皮增生（棘层肥厚）并减少Ki-67阳性细胞，协同下调Il36和Mmp家族等SE相关基因簇；IL-23诱导模型中也减轻耳厚度、表皮增生及Ki-67阳性面积。
角质形成细胞相关SE控制选择性IL-1家族基因转录：整合分析发现82个M5上调且JQ1下调的DEGs，主要涉及S100、IL1和IL10家族；SEdb2.0数据库鉴定出与角质形成细胞相关SE重叠的IL1-SE，皮损中该位点H3K27ac富集和染色质可及性增加；HEKs中亦鉴定出部分重叠的IL1-SE；Hi-C数据显示IL1-SE与IL1A、IL1B、IL36A、IL36B、IL36G、IL37和IL36RN位于同一拓扑关联结构域，M5刺激后IL1-SE排名由第1009位升至第685位；CRISPR-Cas9切除IL1-SE降低IL1A、IL1B和IL36G表达及IL-1α、IL-1β、IL-36γ分泌；4C-seq显示IL1-SE与上述基因启动子互作频率在角质形成细胞中显著高于Jurkat T细胞。
FOSL1是调控银屑病相关增强子活性的关键TF：基序富集分析显示FRA1（由FOSL1编码）在皮损对健康、皮损对皮损周围比较中显著富集，M5刺激细胞中获得H3K27ac信号的区域41.17%富集FOSL1，ATAC-seq足迹分析证实相应位点染色质可及性增加；三个独立GEO数据集（GSE13355、GSE30999、GSE54456）显示皮损中FOSL1 mRNA显著升高且与PASI评分正相关，阿达木单抗和brodalumab治疗后降低，蛋白水平亦升高，单细胞RNA-seq（GSE173706）显示银屑病角质形成细胞中FOSL1特异性升高；FOSL1敲低后333个银屑病相关增强子处H3K27ac和染色质可及性降低，可检测SE由1163个减至805个，92.3%的SE（对比26%的典型增强子）含FOSL1结合位点，GSEA证实FOSL1敲低减弱M5诱导增强子驱动的转录程序。
FOSL1协同IL1-SE调控选择性IL-1家族基因表达：GSE85034数据显示FOSL1与IL1A、IL1B、IL36G表达正相关，FOSL1缺失抑制而过表达增强M5诱导的上述基因表达，HEKs中结果一致；将IL1-SE划分为5个典型增强子（E1至E5），CRISPRi沉默任一增强子均降低三个基因mRNA，CRISPRa激活则上调，其中E3和E4作用更强；双荧光素酶实验显示FOSL1过表达增强5个增强子活性，串联构建体活性更强，FOSL1结合基序突变则消除激活。
FOSL1相关凝聚体调控角质形成细胞增强子活性与EP300占据：ACC-seq显示cluster_2在固定后可及性下降、1,6-己二醇（1,6-Hex）+固定后恢复，其基序富集c-MYC、PAX8、ACSL2、PAX5和FOSL1，FOSL1结合区呈现1,6-Hex释放的"深U型"模式，提示FOSL1与染色质结合的相分离凝聚体相关且依赖对1,6-Hex敏感的疏水相互作用；PONDR和IUPred2A分析显示FOSL1含广泛低复杂度区域；EGFP-FOSL1在293T细胞形成核内点状结构，1,6-Hex处理近完全溶解，破坏凝聚体降低IL1A、IL1B和IL36G表达；FRAP显示荧光快速恢复至约55%；Co-IP证实FOSL1与EP300特异互作，二者核内点状结构共定位；FOSL1敲低后M5诱导SE区域及FOSL1结合区EP300占据全局降低，EP300抑制剂C646抑制三个基因表达。
髓系来源IL-1细胞因子经IL-1R–ERK信号诱导银屑病角质形成细胞FOSL1表达：ERK1/2抑制剂SCH772984剂量依赖性降低M5诱导的FOSL1 mRNA和蛋白，而p38抑制剂adezmapimod无此作用；IL-1α和IL-1β（而非IL-36γ）诱导FOSL1表达，联合ERK抑制显著抑制FOSL1蛋白及IL1A、IL1B、IL36G表达；巨噬细胞条件培养基上调FOSL1及三个基因表达，加入IL-1受体拮抗剂后显著降低，FOSL1敲低则抑制巨噬细胞条件培养基诱导的基因激活，支持存在放大并维持银屑病炎症的正反馈环路。
**讨论与结论**
讨论指出，H3K27ac标记的增强子是协调基因表达的关键表观调控因子，该研究整合分析揭示皮损中增强子广泛活化且主要位于基因远端调控区，418个银屑病相关增强子富集炎症通路。SE作为高容量转录枢纽调控细胞身份、免疫应答或疾病相关基因，该研究鉴定的IL1-SE优先调控IL1A、IL1B和IL36G，对其他IL-1家族成员影响极小，可能与优先染色质互作及局部染色质结构隔离有关；S100A相关增强子与注释角质形成细胞SE不重叠，提示其调控机制不同；IL1-SE内部不同增强子元件贡献不等，E3和E4可能为核心调控元件，IL36G对某些元件反应较弱可能与染色质空间组织和增强子-启动子距离差异及元件间部分功能补偿有关。鉴于IL-1家族细胞因子在银屑病发病中的关键作用及增强子靶向基因组编辑的进展（如BCL11A增强子编辑获批用于镰状细胞病和输血依赖型β地中海贫血），IL1-SE可能成为CRISPR表观遗传或基因组编辑干预的上游靶点。BET家族抑制剂JQ1在多种肿瘤模型及炎症性疾病中显示疗效，本研究中JQ1抑制角质形成细胞过度增殖并诱导凋亡、缓解银屑病样病理，但未检测BRD4在鉴定增强子和SE区域的直接占据，其药代动力学和潜在副作用有待进一步研究。FOSL1作为驱动多种肿瘤恶性表型的关键致癌TF，在皮损转录和蛋白水平显著上调并与疾病严重程度相关；该研究提示FOSL1形成LLPS相关凝聚体并与EP300互作，可能营造支持增强子活性的转录许可环境；FOSL1敲低广泛降低333个差异活性增强子的染色质可及性和H3K27ac富集，提示其广泛参与增强子介导的炎症转录程序；FOSL1为必需但非充分因素，可能在炎症诱导的调控环境中发挥作用。与SP1、FOXP1、FOXM1等TF通过LLPS调控SE的报道一致，未来应明确FOSL1与EP300互作及凝聚体形成所需结构域并筛选抑制FOSL1相分离的小分子抑制剂。巨噬细胞与角质形成细胞异常交互塑造银屑病致病免疫微环境，IL-1α/IL-1β主要经IL-1R1激活MAPK/AP-1通路而IL-36γ经IL-36受体复合物信号特性不同，可解释其对FOSL1诱导的差异，由此建立连接免疫信号与染色质重塑的自我放大炎症环路。尽管IL-17和IL-23抑制剂为临床金标准，研究人员认为IL-1通路仍是具有临床意义且非冗余的靶点：IL-1作为上游主调控因子桥接固有与适应性免疫，可驱动TH17分化和γδ T细胞产生IL-17；对中性粒细胞丰富表型（如脓疱型银屑病）或对IL-17/23抑制剂原发无应答或继发失效的患者可能获益，并可能改善心血管疾病和代谢综合征等系统性共病；低剂量IL-1阻断联合IL-17或IL-23抑制剂可能协同增效。研究局限性包括：所鉴定的增强子和SE功能仍需在更多疾病样本和体外实验中验证；增强子跨物种保守性较差，难以在人及小鼠细胞中操控IL1-SE等特定增强子；尚需小鼠角质形成细胞FOSL1基因敲除研究验证其作用；研究未阐明该致病转录程序的细胞来源，基底干细胞或祖角质形成细胞在其中的作用尚不清楚。总体而言，研究揭示了银屑病中增强子和SE的异常活化及一种SE驱动机制，FOSL1整合炎症信号并通过相分离激活IL1-SE，这些上游调控枢纽与致病基因表达相关，可能成为治疗干预的有希望的靶点，为开发增强子导向或基因组编辑疗法、实现更持久精准的银屑病治疗提供了基础。
