GANP通过调节转录和核小体占据调控AID募集至免疫球蛋白可变区

GANP regulates recruitment of AID to immunoglobulin variable regions by modulating transcription and nucleosome occupancy.

作者信息Shailendra Kumar Singh, Kazuhiko Maeda, Mohammed Mansour Abbas Eid, Sarah Ameen Almofty, Masaya Ono, Phuong Pham, Myron F Goodman, Nobuo Sakaguchi
PMID23652018
发布时间2013-04
DOI10.1038/ncomms2823

实验完整度

高

包含体外乙酰化实验、Ramos B细胞过表达/敲低、ChIP-qPCR、MNase敏感性及转基因/敲除小鼠GC B细胞验证

主要模型

Ramos B细胞系(组成性低水平SHM) 293T细胞 NP-CGG免疫的Ganp转基因和条件性敲除小鼠生发中心B细胞

重点核对

Ramos B细胞中GFP-GANP或GFP-ΔHATG过表达后的MNase抗性谱 Ramos B细胞中siRNA敲低GANP后IgV区pSer2/pSer5和Spt5的ChIP-qPCR Ganp转基因和CD19-Cre/GanpF/F小鼠GC B细胞中AID对IgVH186.2的ChIP占据 体外GST-HATG对组蛋白H3/H1的乙酰化活性(乙酰辅酶A 10 μM) AID结合IgV DNA的突变频率和突变谱(约1.8 vs 3.5 mutations per 10^3 bp)

摘要

B细胞中的体细胞超突变由活化诱导胞苷脱氨酶(AID)在免疫球蛋白可变区催化C→U脱氨起始。本文研究生发中心相关核蛋白(GANP)在增强AID进入免疫球蛋白可变区中的作用。我们发现核输出因子GANP参与重排免疫球蛋白可变基因座的染色质修饰,其活性需要组蛋白乙酰转移酶结构域。GANP与转录停滞蛋白Spt5相互作用,并促进RNA聚合酶II募集至免疫球蛋白可变区。来自ganp转基因小鼠的生发中心B细胞在免疫球蛋白可变区显示更高的AID占据,而来自条件性ganp敲除小鼠的B细胞则表现出较低的AID可及性。这些发现提示GANP介导的染色质修饰促进转录复合物在免疫球蛋白可变基因座的募集和定位,从而有利于AID靶向。

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
GANP如何调控AID对免疫球蛋白可变区(IgV)的募集以促进体细胞超突变?
核心机制
GANP通过其HAT结构域乙酰化组蛋白H1和H3、破坏IgV位点B核小体稳定性,并促进RNA Pol-II和Spt5/DSIF募集,导致转录停滞气泡增加,从而增强AID对IgV区的可及性。
主要证据
Ramos B细胞过表达/敲低实验结合MNase抗性、ChIP-qPCR显示GANP依赖HAT结构域增加IgV区组蛋白乙酰化、RNA Pol-II pSer2/pSer5和Spt5结合;GanpTg和CD19-Cre/GanpF/F小鼠GC B细胞中AID占据分别升高和降低;AID结合IgV DNA的SHM频率在GANP过表达时增加90%。
研究意义
提示GANP介导的染色质修饰和转录复合物招募在IgV位点促进AID靶向,为理解抗体亲和成熟过程中SHM的调控机制提供依据。

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

鉴定B细胞核内GANP相互作用蛋白

筛选与GANP相互作用的核蛋白,提示其功能方向

Ramos B细胞核提取物用抗GANP抗体免疫共沉淀,2DICAL分析差异肽峰,并通过co-IP验证部分相互作用。

2

验证GANP的组蛋白乙酰转移酶活性

确定GANP的HAT结构域是否具有乙酰化组蛋白的活性

从E. coli纯化GST-HATG或GST对照,与组蛋白H3或H1及乙酰辅酶A孵育,Western blot检测乙酰化。

3

检测GANP对IgV区核小体占据和组蛋白修饰的影响

明确GANP及HAT结构域对IgV染色质结构和修饰的作用

Ramos B细胞转染GFP-GANP、GFP-ΔHATG或GFP对照,MNase敏感性/抗性实验和ChIP-qPCR检测IgV区核小体及H3K9ac、H3K27ac等。

4

验证GANP对转录复合物和Spt5/DSIF募集的调控

确定GANP是否促进RNA Pol-II和Spt5/DSIF在IgV区的募集

Ramos B细胞过表达GFP-GANP或GFP-ΔHATG后,ChIP-qPCR检测pSer2/pSer5 RNA Pol-II、Spt5、DSIF和CTCF在IgV区的分布;co-IP检测GANP与RNA Pol-II、Spt5的相互作用。

5

通过GANP敲低验证其生理相关性

确认内源性GANP对IgV核小体占据和转录复合物结合的必要性

Ramos B细胞转染Cy3标记的siGANP,分选Cy3阳性细胞,进行MNase抗性实验和ChIP-qPCR检测pSer2/pSer5、Spt5及组蛋白修饰。

6

检测GANP对AID结合IgV DNA的突变频率和突变谱的影响

明确GANP是否影响AID靶向IgV后的SHM

Ramos B细胞转染GFP-GANP或GFP对照,ChIP捕获AID、H3K9ac、CTCF或GANP结合的IgV DNA,测序分析SHM频率和碱基替换谱。

7

在体内验证GANP对GC B细胞中AID占据IgV区的影响

确认GANP在免疫应答中GC B细胞里促进AID进入IgV区

NP-CGG免疫GanpTg、WT、GanpF/F和CD19-Cre/GanpF/F小鼠14天后分选GC B细胞,RT-qPCR检测IgVH186.2转录,ChIP检测AID对IgVH186.2的占据。

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
DMEM培养基----
RPMI-1640培养基----
胎牛血清Invitrogen--
抗AID抗体(L7E7和30F12)Cell Signalling Technology (CST)--
抗GFP抗体(ab290)Abcamab290
抗FLAG抗体(M2)Sigma-AldrichM2
小鼠IgG(sc-2025)Santa Cruzsc-2025
兔IgG(sc-2027)Santa Cruzsc-2027
泛乙酰化赖氨酸抗体(no. 9441)CST9441
抗组蛋白H3抗体(no. 4620)CST4620
抗H3K9ac抗体(Y28)Millipore--
抗H3K4me3抗体(no. 9751)CST9751
抗H3K27ac抗体(no. 4353)CST4353
抗CTCF抗体(no. 3418)CST3418
抗组蛋白H1抗体(ab71594)Abcamab71594
抗H1K63ac抗体(ab32145)Abcamab32145
抗RNA聚合酶II抗体(ab817)Abcamab817
抗pSer2抗体(ab5095)Abcamab5095
抗pSer5抗体(ab5131)Abcamab5131
抗pSer2/5抗体(no. 4735)CST4735
抗DSIF抗体(611106)BD Biosciences611106
抗Spt5抗体(sc-28678)Santa Cruzsc-28678
抗GANP抗体(HPA021527)Sigma-AldrichHPA021527
抗GANP抗体(sc-83297)Santa Cruzsc-83297
GL-7、CD45R/B220和CD95/Fas抗体BD Biosciences--
Dynabeads蛋白A磁珠VERITAS--
乙酰辅酶ASigma--
微球菌核酸酶----
蛋白酶抑制剂混合物Nacalai Tesque--
RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
Amaxa核转染试剂盒V----
MESA BLUE qPCR预混液Eurogentec--
Applied Biosystems 7500 Fast实时PCR仪Applied Biosystems--
RNeasy微量RNA提取试剂盒QIAGEN--
SuperScript III第一链合成系统Invitrogen--
THUNDERBIRD SYBR qPCR预混液TOYOBO--
TaqMan探针----
通用PCR预混液,无AmpErase UNGApplied Biosystems--
PrimeSTAR HS聚合酶Takara Bio Inc.--
pCR4 Zero Blunt TOPO测序载体Invitrogen--
ABI3130基因分析仪Applied Biosystems--
BigDye终止剂Applied Biosystems--
组蛋白纯化试剂盒Active Motif--

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
体外组蛋白乙酰化实验
GST-HATG或GST蛋白100 ng,组蛋白H3或H1 1 μg,乙酰辅酶A 10 μM,30°C孵育5、10、15、30、45、60 min
阅读提示:Methods 'In vitro histone acetylation assay'及Figure 2a图注
Ramos B细胞转染与MNase抗性实验
GFP-GANP、GFP-ΔHATG或GFP对照转染;MNase 10 U,37°C处理5 min或30 min;15对引物覆盖IgV区
阅读提示:Methods 'Preparation of native chromatins and nucleosomes'和'Nucleosome positioning assay',Figure 3a图注
ChIP-qPCR检测IgV区修饰和蛋白结合
q1-q5区域引物;抗GFP、anti-AcK、anti-H3K9ac、anti-H3K27ac、anti-pSer2、anti-pSer5、anti-Spt5、anti-DSIF、anti-CTCF抗体;三次独立实验,均值±标准差,双尾非配对t检验
阅读提示:Methods 'ChIP and qPCR',Figure 3d和Figure 4b-d图注
GANP敲低实验
2 μM Cy3标记siRNA,Amaxa Nucleofection Kit V program O-06,分选Cy3阳性细胞
阅读提示:Methods 'Transfection and knockdown',Figure 5图注
小鼠免疫与GC B细胞分选
NP-CGG明矾佐剂免疫14天;B220+GL-7+Fas+ GC B细胞分选;每种基因型n=3只小鼠
阅读提示:Results 'GANP enhances AID-accessibility at IgV-regions in GC B cell'及Methods 'Mice',Figure 7图注