Cell亮点 | XIST介导的X染色体失活参与调控免疫的两性差异
众所周知，女性比男性多出一条X染色体。为平衡两性中X染色体基因表达水平，雌性哺乳动物进化出一套独特的表观遗传系统来失活其中一条X染色体：这个失活过程发生在早期胚胎发育， 由一个长链非编码RNA（lncRNA）
XIST
有序募集各类蛋白覆盖并抑制整条X染色体的基因表达。近几十年的研究集中于XIST是如何在胚胎干细胞中启动并调控X染色体失活，然而XIST在发育之后的体细胞中如何维持X染色体失活知之甚少，甚至整个领域都倾向于认为XIST在后续X染色体失活的维持过程中并不重要。
女性的免疫反应往往比男性要强。遭遇病原体危害时，女性会产生更多免疫B细胞及其所产生的抗体来抵御侵害，然而过度免疫反应也会使其攻击自身组织，从而使女性更容易得自身免疫病。80%的红斑狼疮（一种自身免疫病）患者都是女性。而Klinefelter综合征男性（XXY，额外多一条X染色体）患狼疮风险是正常男性的14倍，提示X染色体可能参与免疫应答。这可能是由X染色体上免疫相关基因逃离X失活而导致过量表达，最终诱发自身免疫病。然而X染色体失活是否参与调控免疫系统的性别差异还并不清楚。
2021年3月17日，来自斯坦福大学Howard Chang教授团队在Cell上发表论文B cell-specific XIST complex enforces X-inactivation and restrains atypical B cells。本文首次报道了XIST在成体免疫B细胞中维持X染色体失活的重要作用和调控机制。这一发现颠覆了领域之前对XIST在成体体细胞中X失活作用的认识，拓宽了lncRNA-蛋白复合物的细胞特异性功能，揭示了X失活对免疫反应两性差异的重要影响。
为研究XIST在成体细胞X染色体失活中的作用，作者选取淋巴B细胞系GM12878为模型，运用CRISPRi敲低XIST表达，通过 RNA-seq来检测X染色体失活。作者发现失去XIST之后，部分失活X染色体上的基因被重新激活，这些基因包含重要的免疫调控基因（比如TLR7）。进一步表观遗传分析发现，这些XIST依赖性的基因启动子呈现DNA去甲基化，XIST通过促进H3K27ac去乙酰化来维持这些基因的X失活状态。作者通过XIST RNA导向的蛋白组学发现XIST在不同细胞类型中可以结合不同的蛋白。并通过CRISPRi定向筛选鉴定了B细胞特异的XIST结合蛋白TRIM28重要作用，发现TRIM28可通过调控Pol II在启动子的滞留来抑制X染色体部分基因表达。
通过分析女性自身免疫病患者和COVID-19感染者的单细胞转录组，作者发现在CD11c +非典型B细胞（ABCs）中XIST依赖性基因表达过度, 从而推断XIST在这些细胞中失调无法确保X染色体失活。ABC是一类特殊的B细胞亚型，正常情况下比较少见，但在某些传染病比如疟疾、HIV以及近期的COVID-19的病人，或是在女性中多发的自身免疫病（红斑狼疮、类风湿性关节炎和干燥综合征等）病人中大量扩增。有趣的是，ABC在衰老的雌性小鼠中异常扩增，但这一现象并不会出现在雄性老鼠中。ABC的形成依赖TLR7信号通路的激活，而TLR7又是在X染色体上的XIST依赖性基因，提示XIST及其调控的X染色体失活很有可能影响ABC的形成。为探寻这一想法，作者提取正常女性外周血中B细胞，通过CRISPR 技术敲除XIST，在体外加入TLR7激动剂促进B细胞分化，发现XIST水平降低后，ABC，尤其是有IgG 类型抗体的ABC有所增加，说明XIST可以调控并限制ABC的形成。
综上，该文开拓了X染色体失活领域的研究方向，从之前的胚胎干细胞中X失活研究扩展到研究成年体细胞中XIST是如何维持X失活，为女性多发自身免疫病提供了潜在的分子机理。另外两性差异也体现在神经、代谢以及心血管疾病中，这一发现为人们研究这些疾病的性别差异提供了新的思路。
文章通讯作者为斯坦福大学Howard Chang教授，第一作者为该课题组博士后余冰菲。
