两篇Nature论文揭示FAM72A基因在B细胞产生多种抗体中起关键作用

2021年11月24日/100医学网bion/-高效的体液应答依赖于DNA损伤、突变和易出错的DNA修复。通过体细胞高频突变和类别转换重组的B细胞受体的多样性是由活化诱导的胞嘧啶脱氨酶(AID)介导的DNA中的胞嘧啶脱氨引起的，其次是尿嘧啶DNA糖苷酶(UNG)切除胞嘧啶脱氨产生的尿嘧啶并修复错配修复蛋白。虽然DNA中的尿嘧啶已经被精确修复，但在体细胞高频突变和类转换重组的背景下，这些通路是如何产生突变和双链DNA断裂的，目前仍不清楚。

抗体有助于免疫系统识别和对抗病毒、细菌和其他传染性病原体，包括新型冠状病毒病毒。在一项新的研究中，加拿大多伦多大学的研究人员发现，一个被忽视的基因在抗体产生中起着重要作用。相关研究成果于2021年11月24日在线发表在《自然》杂志上，论文题目为“Fam72a拮抗Sung2促进抗体匹配时的突变修复”。

这些作者发现，这个名为FAM72A的基因通过激活一种叫做Aid(激活诱导脱氨酶)的酶来促进高质量抗体的产生。二十年来，免疫学家已经知道AID对于产生能够清除感染的抗体至关重要，但其作用的整个机制仍然未知。

该论文的作者、多伦多大学默蒂医学院免疫学教授阿尔贝托马丁说：“我们的研究结果回答了一个长期存在的问题：援助是如何起作用的？FAM72A有助于AID促进抗体基因的突变，这对有效抗体的产生至关重要。”

导致脱氧核糖核酸持久变化的基因突变是通过一种叫做诱变的过程发生的。在抗体产生的背景下，诱变主要通过AID驱动的体细胞高频突变和类开关重组来进行——这两种机制帮助抗体获得对抗各种病原体所需的多样性和滴度。

马丁实验室的研究成果应该有助于科学家更好、更广泛地了解抗体的产生，它们对癌症也有影响。产生抗体的B细胞不受控制的突变与B细胞淋巴瘤有关，而FAM72A在其他癌症中存在的水平非常高，如胃肠癌、乳腺癌、肺癌、肝癌和卵巢癌。Martin说，“我们的数据显示，高水平的FAM72A会促进抗体基因的突变，因此FAM72A水平的升高可能通过增加突变刺激癌症的产生、进展或耐药。”马丁的团队现在正在探索这些可能性。

有趣的是，与其他哺乳动物不同，人类有四种基因版本的FAM72A，它们在癌症和抗体产生中的作用仍然未知。

马丁实验室的博士后研究员冯玉晴首先通过全基因组CRISPR筛选确定FAM72A为感兴趣的基因。她使用了多伦多大学分子遗传学系的Jason Moffat教授设计的技术来进行这个基因筛选实验。冯说，“这个平台是发现新基因的一个非常强大的工具，Moffat团队在设计和实施这种基因筛选方面提供了宝贵的建议。”

马丁的团队发现，FAM72A是B细胞对aid诱导的脱氧尿嘧啶进行易错加工的主要决定因素。来自Fam72a-/-小鼠的Fam72a缺陷CH12F3-2 B细胞和原代B细胞显示类别转换重组减少，免疫球蛋白和Bcl6基因的体细胞高频突变减少，全基因组脱氧尿嘧啶减少。Fam72a-/-小鼠B细胞体细胞的高频突变谱与缺乏尿嘧啶脱氧核糖核酸糖基化酶2(UNG2)的小鼠中观察到的相反，这表明UNG2在Fam72a缺陷细胞中的活性过高。事实上，FAM72A和UNG2的结合导致细胞周期G1期UNG2蛋白水平降低，这与较高的AID活性一致。因此，FAM72A导致U-G错配持续到S期，从而导致aid诱导的脱氧尿嘧啶错配修复错误。FAM72A通过使DNA修复途径失效，使AID能够在抗体成熟中充分发挥作用，而DNA修复途径通常能有效地从DNA中去除脱氧尿嘧啶。

该平台产生了一个简短的基因列表，其中大多数基因具有已知的功能，可能在B细胞诱变中发挥作用，但冯说，她对这个列表中很少被表征的基因更感兴趣。FAM72A在这份名单中脱颖而出，部分原因是人们对它的生物学特性知之甚少。

冯说：“2008年我曾经看过一篇论文，建议FAM72A和UNG2合并，但是没有明显的功能后果。这很有趣，因为我们知道UNG2在我们的研究道路上非常重要。”

这个组合被证明是一个重要的线索。冯在B细胞实验中能够发现，FAM72A与UNG2结合，导致UNG2的破坏，进而导致突变。

马丁实验室的另一位博士后研究员李从磊在老鼠身上复制了这些结果。李说，“我们生产了FAM72A缺陷型敲除小鼠，观察到它们的抗体反应受损。”李还发现，当UNG2过度活跃时，它会破坏AID的有益效果。

李说，他感谢马丁在期间的持续合作，当时多伦多大学的大部分研究不得不停止。冯同意这一观点。冯说：“我们的团队克服了许多困难，在期间继续这项研究，从减少动物数量到自我隔离，再到有限的时间和实验室轮班工作。我们对自己的研究工作充满热情。通过共同努力，我们没有让COVID阻止我们。”

在同一天发表在《自然》杂志上的另一篇题为《FAM72A在反体偏误过程中加强易错DNA修复》的论文中，法国国家科学研究中心的Bernardo Reina-San-Martin博士及其团队通过CRISPR-Cas9敲除筛选了参与类别转换和重组的基因，并鉴定出一个名为Fam72a的基因，其编码蛋白与UNG核异构体(UNG2)相互作用，在多种癌症中过度表达。

他们发现FAM72A-UNG2的相互作用控制了UNG2的水平，在Fam72a/-B细胞中，由于UNG2的上调，类转化和重组是有缺陷的。此外，他们发现Fam72a-/-B细胞的体细胞高频突变减少，其模式在上调UNG2后发生倾斜。

这些结果支持一个模型，即FAM72A与UNG2相互作用，通过触发UNG2的降解来控制其生理水平，并调节尿嘧啶切除的水平，从而调节易错DNA修复和无错DNA修复之间的平衡。这些发现对肿瘤的发生有潜在的影响，因为由Fam72a过表达介导的UNG2水平的降低会将平衡转移到诱变DNA修复上，使细胞更容易获得突变。(100yiyao.com 100医疗网)