助手和杀手 T细胞大致分为两类:辅助性T细胞(也被称为CD4),协调入侵感染的免疫反应,和杀手细胞(CD8),实际上破坏受感染的细胞来对抗疾病。
辅助细胞发出化学信息,提醒免疫系统一种病毒已被检测到。辅助细胞指导杀伤细胞复制自己,从而创建了一支CD8军队,寻找并消除感染的细胞。
人体内有2500万到十亿个T细胞。人类需要辅助性和杀伤性细胞来维持一个健康的免疫系统。正常的比例是,每四个杀手细胞就有一个辅助细胞。自身免疫性疾病患者的辅助细胞/杀伤细胞比例往往有所增加,而病毒感染者的比例则有所下降。
直到现在,研究人员还没有完全破译是什么因素控制着T细胞的身份——本质上说一个细胞如何“决定”它是一个辅助细胞还是杀手细胞。
彭博士的研究小组发现,一种称为转录因子的蛋白质之间的复杂相互作用,是构建独立的T细胞身份最重要的组成部分。彭博士说:“把转录因子看作开关,‘打开’或‘关闭’我们细胞中的基因。”
不同类型的细胞有不同的转录模式(称为基因表达),从而使基因或多或少的活跃。在T细胞的情况下,彭博士的研究发现,两个特定的转录因子——称为Tcf1和Lef1,可以一种维持T细胞身份的模式,“打开”或“关闭”基因。
如果这种开/关模式被破坏,细胞反而会变成辅助性的细胞。研究人员发现,这一壮举取决于这些转录因子一个先前未知的功能。它们有内在的酶相关活性,可以直接影响细胞的表观遗传组成。
Zeng说:“这一重大发现是基因调控的一个新视角。”自从2014年以来,他就在彭博士实验室从事T细胞项目。“很明显,CD4和CD8细胞在免疫系统中发挥重要的作用。如果在CD4/CD8混合出了错,我们对抗感染和疾病的能力就会受损。但如果生物医学科学家可以开发某种策略,打开/关闭T细胞分化途径,我们也许能够使药物击中分子靶点,并增强我们的免疫系统。”
作为一名计算生物物理学家,彭博士在项目中的角色是,分析爱荷华大学同事进行的实验所产生的高通量测序数据,以挖掘出有价值的信息。彭博士说,他们合作研究的结果是“出乎意料的”,因为根据传统的观点,转录因子和表观遗传调节因子总是被认为是独立的实体。
在检测了众多的情况之后,彭博士得出结论:Tcf1和Lef1是意想不到的决定因子,包含它们自己的表观遗传调控因子。
另外,中国农业大学生物学院的于舒洋教授,也是本文共同作者之一。
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