RNA m6A阅读器YTHDF2控制NK细胞抗肿瘤和抗病毒免疫

The RNA m6A reader YTHDF2 controls NK cell antitumor and antiviral immunity

作者信息Shoubao Ma, Jiazhuo Yan, Tasha Barr, Jianying Zhang, Zhenhua Chen, Li-Shu Wang, Joseph C Sun, Jianjun Chen, Michael A Caligiuri, Jianhua Yu
PMID34160549
期刊J Exp Med
发布时间2021-08
DOI10.1084/jem.20210279

实验完整度

包含细胞系体外实验、条件性敲除小鼠体内模型、多种功能验证(细胞毒性、细胞因子)及多组学机制验证(RNA-seq、m6A-seq、RIP-seq)。

主要模型

小鼠NK细胞 B16F10黑色素瘤肺转移模型 MCMV感染模型 Rag2-/-Il2rg-/-小鼠过继转移模型

重点核对

NK细胞特异性Ythdf2敲除(Ythdf2fl/fl Ncr1-iCre) B16F10细胞(105个)静脉注射建立转移模型 MCMV(2.5×10^4 PFU)腹腔注射感染 IL-15处理(体内2 μg/d,体外50 ng/ml) RNA-seq、m6A-seq和RIP-seq鉴定YTHDF2靶标

摘要

N6-甲基腺苷(m6A)是RNA上最普遍的转录后修饰。NK细胞是介导抗病毒和抗肿瘤免疫的主要先天淋巴细胞。然而,m6A修饰是否以及如何影响NK细胞免疫仍然未知。在此,我们发现YTHDF2(一种众所周知的m6A阅读器)在NK细胞被细胞因子、肿瘤和巨细胞病毒感染激活后表达上调。NK细胞中Ythdf2缺陷会损害NK细胞在体内的抗肿瘤和抗病毒活性。YTHDF2维持NK细胞的稳态和末端成熟,这与调节NK细胞转运和调节Eomes相关。YTHDF2促进NK细胞效应功能,并通过形成STAT5-YTHDF2正反馈环,是IL-15介导的NK细胞存活和增殖所必需的。全转录组筛选确定Tardbp参与细胞增殖或存活,作为NK细胞中YTHDF2的结合靶点。总的来说,我们阐明了m6A修饰在NK细胞中的生物学作用,并强调了利用NK细胞抗肿瘤免疫的新方向。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
m6A修饰是否以及如何影响NK细胞介导的抗肿瘤和抗病毒免疫?
核心机制
YTHDF2通过形成STAT5-YTHDF2正反馈环促进IL-15介导的NK细胞存活和增殖,并通过降解Tardbp mRNA调节NK细胞增殖和分裂,从而控制NK细胞抗肿瘤和抗病毒功能。
主要证据
Ythdf2缺陷NK细胞在B16F10转移模型和MCMV感染模型中显示出受损的抗肿瘤和抗病毒功能;体外实验显示YTHDF2缺陷导致细胞周期停滞和凋亡增加;RNA-seq、m6A-seq和RIP-seq鉴定Tardbp为YTHDF2靶点,敲低Tardbp部分挽救Ythdf2缺陷NK细胞的增殖和存活缺陷。
研究意义
阐明m6A修饰在NK细胞中的生物学作用,为通过增强NK细胞效应功能和存活来改善癌症免疫治疗提供了新方向。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

YTHDF2表达模式分析

检测YTHDF2在NK细胞中的基础表达及其对IL-15、MCMV感染和肿瘤进展的响应。

使用BioGPS数据库和GEO数据集分析m6A酶和阅读器的表达;通过qPCR和免疫印迹检测IL-15刺激、MCMV感染和B16F10肿瘤模型中的YTHDF2表达。

2

Ythdf2缺陷对NK细胞抗肿瘤免疫的影响

验证YTHDF2在NK细胞抗肿瘤免疫中的必要性。

使用Ythdf2ΔNK小鼠(Ncr1-iCre)建立B16F10转移模型,分析肺转移结节、浸润NK细胞数量和功能分子表达;通过过继转移实验确认细胞内在作用。

3

Ythdf2缺陷对NK细胞抗病毒免疫的影响

验证YTHDF2在NK细胞抗病毒免疫中的必要性。

用MCMV感染Ythdf2WT和Ythdf2ΔNK小鼠,监测体重、病毒载量、NK细胞数量、增殖和效应分子表达。

4

YTHDF2对NK细胞稳态和成熟的影响

研究YTHDF2在稳态下对NK细胞维持和成熟的作用。

分析Ythdf2ΔNK小鼠各器官NK细胞数量;通过抗CD45标记实验检测骨髓输出;通过CD11b/CD27标记分析成熟阶段;通过骨髓嵌合体实验验证细胞内在作用。

5

YTHDF2对NK细胞效应功能的影响

验证YTHDF2对NK细胞效应功能的直接作用。

检测Ythdf2ΔNK NK细胞的激活受体表达、细胞因子产生和细胞毒性。

6

YTHDF2在IL-15信号通路中的功能

确证YTHDF2是IL-15介导的NK细胞功能所必需的,并探索STAT5-YTHDF2正反馈环。

使用Stat5ΔNK小鼠和STAT5抑制剂验证STAT5调控YTHDF2;通过荧光素酶报告基因和ChIP-qPCR确证STAT5直接结合Ythdf2启动子;在Ythdf2ΔNK NK细胞中检测IL-15刺激下的增殖、凋亡、细胞周期和效应分子表达。

7

全转录组水平鉴定YTHDF2靶基因

揭示YTHDF2调控NK细胞功能的分子机制。

对IL-2扩增的Ythdf2WT和Ythdf2ΔNK NK细胞进行RNA-seq、m6A-seq和RIP-seq,鉴定差异表达基因、m6A修饰和YTHDF2结合靶点;通过mRNA稳定性实验和siRNA敲低验证靶基因功能。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RNeasy Mini KitQIAGEN--
PrimeScript RT Reagent Kit with gDNA EraserTakara Bio--
SYBR Green PCR Master MixThermo Fisher Scientific--
QuantStudio 12K Flex实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--
抗METTL3抗体Proteintech15073-1-AP
抗YTHDF2抗体MBLRN123PW
CellTrace VioletInvitrogen--
Foxp3/转录因子染色试剂盒eBioscience--
Phosflow固定缓冲液IBD Biosciences--
Phosflow透化缓冲液IIIBD Biosciences--
DNeasy血液和组织试剂盒QIAGEN--
Accell小鼠Tardbp siRNADharmaconE-040078-00-0005
Accell递送培养基Dharmacon--
pGL4-Basic荧光素酶报告载体Promega--
pRL-TK海肾报告质粒Promega--
双荧光素酶系统Promega--
Pierce磁性ChIP试剂盒Thermo Fisher Scientific26157
EasySep小鼠NK细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies--
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific--
Dynabeads mRNA纯化试剂盒Invitrogen--
m6A抗体Synaptic202003
Magna MeRIP m6A试剂盒Merck Millipore--
RNA Clean & Concentrator-5Zymo Research--
KAPA RNA HyperPrep试剂盒Roche--
Protein A磁性微珠Invitrogen10001D

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠模型
NK细胞特异性Ythdf2敲除小鼠(Ythdf2fl/fl Ncr1-iCre)的构建和验证;对照小鼠为同窝Cre阴性小鼠。
阅读提示:Materials and methods, Mice; Figure S1H-K
肿瘤模型
B16F10细胞(105个)静脉注射方式;14天后分析肺转移结节;肿瘤细胞系来源。
阅读提示:Materials and methods, Metastatic melanoma model; Figure 2 legend
病毒感染模型
MCMV(Smith株)剂量(2.5×10^4 PFU)和注射途径(腹腔);病毒载量检测方法。
阅读提示:Materials and methods, MCMV challenge; Figure 3 legend
IL-15处理
体内IL-15剂量(2 μg/d,腹腔注射,5天);体外IL-15浓度(50 ng/ml)和刺激时间。
阅读提示:Materials and methods, In vivo mouse treatment with IL-15; Figure 6 legend
分子机制研究
RNA-seq、m6A-seq和RIP-seq的样品制备(IL-2扩增NK细胞,50 million);差异表达基因筛选标准;m6A抗体和YTHDF2抗体信息。
阅读提示:Materials and methods, m6A-seq, YTHDF2 RIP-seq; Figure 7 legend