Mol Cell：孟飞龙/胡晋川/王剑合作解析转录核心因子ELOF1介导抗体多样化的分子机制

来源：生物世界 2025-03-08 16:16

当病原体入侵时，B 细胞通过识别抗原表位产生特异性抗体，这些抗体能结合并标记病原体，促进其被系统清除。B 细胞通过体细胞高频突变（SHM）和抗体类型转换（CSR）两个机制分别增强抗体对抗原亲和力和改变抗体效应功能，从而打造了多样化的抗体。这两个过程都依赖于B 细胞特异性表达的活化诱导胞嘧啶脱氨酶（AID）。

AID 靶向抗体基因的可变区和转换区，诱导 DNA 损伤，随后通过易错修复实现SHM 和 CSR。虽然AID 的靶向作用依赖于抗体基因的转录活性，但转录机器在其中的具体调控机制仍不明确。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）孟飞龙研究组、复旦大学生物医学研究院胡晋川研究组及上海交通大学医学院附属国际和平妇幼保健院王剑研究组合作，在 Cell 子刊Molecular Cell上发表了题为：Transcription-coupled AID Deamination Damage Depends on ELOF1-associated RNA Polymerase II的研究论文。

该研究揭示了转录延伸因子ELOF1在抗体多样化和转录偶联DNA修复中的双重作用，解析了其通过稳定RNA聚合酶II介导转录偶联过程的分子机制。这项工作显示了转录机器在抗体多样化中的重要功能，为解析抗体基因突变重组的源头机理奠定了重要的基础。

为了深入探究转录机器在AID 靶向中的作用机制，研究团队首先设计了一套针对转录相关通路的 CRISPR 筛选文库，成功筛选出多个可能影响抗体类型转换的新因子。其中，转录延伸因子 ELOF1 的缺失被证实会显著降低抗体类型转换效率。

为阐明其具体作用机制，研究团队综合利用前期开发的 Cas-CSR（Cell Research, 2020）、BE-CSR（Cell Reports, 2018）以及扩增子测序等技术平台，系统研究了 ELOF1 在抗体类型转换各环节中的功能。

实验结果表明，ELOF1 主要通过协助 AID 靶向而非DNA损伤修复来参与抗体类型转换过程。为进一步验证这一发现，研究团队采用 Rep-SHM-Seq 技术，证实 ELOF1 在体细胞高频突变过程中同样发挥着 AID 靶向的调控作用。

为精确评估 ELOF1 对 AID 靶向特异性的影响，研究团队创新性地开发了基于 H3K27ac ChIP-seq 的突变检测方法，成功鉴定出 204 个 AID 脱靶位点。通过扩增子测序技术检测这些位点的突变频率，发现 ELOF1 缺失会导致脱靶频率显著下降，这进一步证实了ELOF1 在 AID 靶向过程中的普遍性作用。

ELOF1 近期被报道可通过促进 RNA 聚合酶 II 的聚泛素化参与转录偶联的核苷酸切除修复（TC-NER）过程（Nature Cell Biology, 2020）。为阐明 ELOF1 协助 AID 靶向的具体机制及其与 TC-NER 的关系，研究团队构建了多种 ELOF1 突变体和 TC- NER缺陷细胞株。实验结果显示，虽然 TC-NER 核心因子不参与 AID 靶向过程 ，但 AID靶向和 TC-NER 都依赖于 ELOF1 与 RNA 聚合酶 II 的相互作用。

基于这一发现，研究团队重点探究了 ELOF1 在转录中的功能。通过 PRO-seq、RNA 聚合酶 II 的 ChIP-seq 以及转录抑制实验，发现 ELOF1 能够稳定转录暂停的 RNA 聚合酶 II，并可能通过这一机制促进 RNA 聚合酶 II 对 AID 的招募。进一步利用蛋白质-D NA损伤动态检测技术 PADD-seq，研究团队证实 ELOF1 通过类似的机制稳定了损伤阻滞的 RNA 聚合酶 II，从而协助下游 TC-NER 修复因子的招募。

综上所述，该研究揭示了ELOF1 通过一种统一的分子机制 即稳定转录暂停的 RNA 聚合 酶 II作为招募平台，来确保转录偶联过程的高效运行。这一发现不仅阐明了 ELOF1 在 AID 靶向 和TC-NER 中的双重作用，更为理解转录偶联过程的分子机制提供了新的视角。

值得一提的是，耶鲁大学David Schatz课题组（第一作者为吴丽贞博士）的平行研究：Transcription elongation factor ELOF1 is required for efficient somatic hypermutation and class switch recombination同期背靠背发表，这进一步验证了这一重要发现。

中国科学院分子细胞卓越创新中心代鹏飞博士（现为国际和平妇幼保健院博士后）、罗屹枫博士，复旦大学生物医学研究院谈远清博士为论文的共同第一作者。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心孟飞龙研究员、复旦大学生物医学研究院胡晋川研究员以及上海交通大学医学院国际和平妇幼保健院王剑教授为该论文的共同通讯作者。该项工作获得国家、科技部、中国科学院、上海市科委以及上海尚思自然科学研究院的资金支持，以及分子细胞卓越中心细胞平台、分子平台和计算平台的帮助与支持。