Bach2-KO 基因敲除小鼠

BACH2，即broad complex-tramtrack-bric a brac and Cap'n'collar homology 2，是一种在免疫系统中发挥重要作用的转录因子。它参与调控T细胞和B细胞的分化和功能，对维持免疫系统的稳态至关重要。BACH2的突变和表达异常与多种免疫相关疾病，如自身免疫性疾病和癌症，密切相关。

BACH2在CD8+ T细胞的自我更新和长期免疫中发挥重要作用。研究发现，在慢性病毒感染后，BACH2在干细胞样CD8+ T细胞中转录和表观遗传上活跃，而在终末耗竭细胞中不活跃。BACH2的表达上调可以维持干细胞样细胞命运，而BACH2的缺乏则损害干细胞样CD8+ T细胞的分化。单细胞转录组和表观基因组分析表明，BACH2建立了干细胞样CD8+ T细胞的转录和表观遗传程序。此外，BACH2通过转录抑制和表观遗传沉默抑制了驱动终末耗竭的分子程序[1]。

BACH2还参与调节B细胞的分化和功能。BACH2是一种基本的区域-亮氨酸拉链（bZip）转录因子，与小的Maf致癌蛋白形成异源二聚体，并与目标基因结合，从而抑制它们的表达。BACH2对B细胞中免疫球蛋白基因的类别转换重组（CSR）和体细胞超突变（SHM）是必需的。BACH2抑制编码Blimp-1的Prdm1的表达，从而抑制B细胞向浆细胞的终末分化。这导致Prdm1的诱导延迟，从而为表达活化诱导的胞嘧啶脱氨酶（AID）所需的时间窗口提供保障。基于Bach2和Prdm1及其动力学涉及的基因调控网络（GRN）的特征，引入了“延迟驱动多样性”模型来解释活化B细胞的反应。BACH2还参与外周T细胞的适当分化和功能。在BACH2缺失的情况下，CD4+ T细胞向产生高水平Th2相关细胞因子（如IL-4和IL-10）的效应细胞分化增加，而调节性T细胞的生成减少。BACH2在T细胞中抑制了许多基因的表达，包括Prdm1，这表明Bach2-Prdm1通路对维持T细胞的稳态也至关重要[2]。

BACH2的基因多态性与自身免疫性疾病的发生和发展密切相关。研究发现，BACH2的rs3757247位点的多态性与多腺体自身免疫有关。多腺体自身免疫综合征（APS）是一种复杂的疾病，包括各种器官特异性的自身免疫状况。BACH2基因在免疫细胞分化和T细胞平衡向调节性T细胞转变中起着重要作用。BACH2基因多态性与自身免疫性疾病，包括艾迪生病（AD）、格雷夫斯病（GD）和可能1型糖尿病（T1D）相关。研究表明，在多腺体自身免疫症候群（APS）患者中，BACH2基因rs3757247位点的T等位基因频率显著高于对照组，这表明BACH2基因的多态性与多腺体自身免疫症候群的发生有关[3]。

BACH2的缺失导致CD8+ T细胞表现出增强的增殖和细胞毒性。研究发现，BACH2缺失的CD8+ T细胞在体外激活后，效应CTLs表现出增强的增殖和细胞毒性。BACH2缺失的脾脏CD8+ T细胞在激活前表现出较高的记忆细胞丰度和较低的初始细胞丰度。来自中央记忆T细胞的CTLs比来自初始T细胞的CTLs具有更强的细胞毒性，但在分离的亚群中，BACH2缺失也赋予了细胞毒性优势。免疫荧光和电子显微镜显示，BACH2缺失的CTLs中颗粒较大，蛋白质组学分析显示颗粒含量增加，包括穿孔素和颗粒酶。因此，缺乏BACH2的效应CTLs的增强细胞毒性不仅源于其初始分化状态的差异，还源于固有产生扩大的细胞毒性颗粒。这些结果表明，单个基因缺失可以产生超级杀手CTLs[4]。

BACH2参与调节多能造血祖细胞的分化。研究发现，BACH2抑制共同淋巴祖细胞中的髓系分化，并抑制与髓系相关的基因表达，同时激活与淋巴功能相关的基因。BACH2抑制Cebpb及其靶基因Csf1r的表达，而C/EBPβ抑制Bach2并激活Csf1r。BACH2和C/EBPβ进一步结合在其髓系靶基因的重叠调控区域，表明存在一个基因调控网络（GRN），其中这些因子之间存在相互抑制，并形成前馈回路导致髓系基因的调节。脂多糖（LPS）降低了Bach2的表达，导致髓系分化增强。因此，Bach2-C/EBPβ GRN途径在正常条件下和感染后调节MPP向髓系和淋巴系谱系的分化[5]。

BACH2在免疫球蛋白基因的体细胞超突变（SHM）和类别转换重组（CSR）中发挥重要作用。研究发现，BACH2是DT40 B细胞中SHM和CSR所必需的。BACH2不仅允许SHM，还驱动免疫球蛋白基因转换（GCV），这是另一种AID依赖的抗体基因多样化过程。BACH2通过增加AID的表达来促进GCV。重要的是，研究发现BACH2对AID的调节独立于Blimp-1，并且BACH2缺失的细胞中AID表达、稳定性和功能的多个调节基因的表达发生了改变。此外，在BACH2KO细胞中重新表达BACH2或AID恢复了SHM和GCV缺陷。这些结果表明，BACH2在产生高亲和力抗体中发挥着先前未被认识到的作用[6]。

BACH2在调节Th2细胞分化和2型免疫反应中发挥重要作用。研究发现，BACH2与Batf家族转录因子结合，并与Th2细胞因子基因位点的调控区域结合。BACH2-Batf复合物拮抗含有Irf4的Batf复合物在Th2细胞因子基因位点AP-1基序上的募集，并抑制Th2细胞因子产生和/或Th2细胞分化。Batf的缺失减轻了T细胞中BACH2缺失小鼠中2型气道炎症的自发发展。有趣的是，BACH2通过两条不同的途径调节Batf和Batf3的表达。首先，BACH2-Batf复合物直接结合到Batf和Batf3基因位点上，并通过干扰Batf-Irf4复合物来降低转录。其次，BACH2通过调节IL-4的产生抑制IL-4诱导的Batf和Batf3表达的增加。这些发现表明，IL-4和Batf家族转录因子形成一个正反馈放大回路来诱导Th2细胞分化，而BACH2-Batf相互作用阻止了这个放大回路的形成。此外，研究发现，BACH2缺失赋予CD4 T细胞先天免疫功能，以诱导抗原非依赖性细胞因子产生。一些BACH2缺失的肺CD4 T细胞表现出类似于致病性Th2细胞的特点，包括IL-33受体表达和IL-33依赖的Th2细胞因子产生。这些结果表明，BACH2在调节Th2细胞分化和随后慢性2型炎症的发生中起着重要作用[7]。

BACH2参与调节糖尿病心脏损伤中的细胞死亡。研究发现，在糖尿病心脏功能障碍中，细胞死亡是一个核心事件。在糖尿病心脏中，凋亡和程序性细胞坏死（坏死）在不同的年龄阶段被检测到。G蛋白偶联受体靶向药物库被搜索以确定调节关键细胞死亡通路的潜在受体。药理和遗传方法被用来调节目标的表达。稳定的细胞系和自制的磷酸化抗体被制备来进行机制研究。在糖尿病的后期阶段，坏死在凋亡之后被激活，并且是心脏功能障碍的功能性原因。大麻素受体2（CB2R）是坏死的关键调节因子。在正常葡萄糖水平下，CB2R抑制S6激酶介导的BACH2在丝氨酸520位点的磷酸化，从而导致BACH2转位到细胞核，在细胞核中，BACH2转录抑制坏死基因Rip1、Rip3和Mlkl。在高血糖条件下，高葡萄糖以β-arrestin 2依赖的方式诱导CB2R内化；之后，MLKL（混合谱系激酶结构域样）而不是受体相互作用蛋白激酶1或3在丝氨酸352位点磷酸化CB2R，并促进CB2R通过泛素修饰降解。心脏重新表达CB2R挽救了糖尿病诱导的心肌细胞坏死和心脏功能障碍，而心脏敲除Bach2减弱了CB2R介导的有益作用。在人类糖尿病心脏中，CB2R和BACH2都与糖尿病诱导的心肌损伤呈负相关。CB2R通过与大麻素受体2的相互作用转录抑制坏死，而MLKL形成负反馈来磷酸化CB2R。这项研究提供了一个以CB2R为中心的坏死调节的新型分子机制环路的综合视图，这代表了一种控制糖尿病心脏功能障碍的很有前景的替代策略[8]。

BACH2的基因多态性与乳糜泻的发生和发展密切相关。研究发现，在乳糜泻患者中，BACH2基因的rs3757247位点的T等位基因频率显著高于对照组，这表明BACH2基因的多态性与乳糜泻的发生有关。此外，在表达数量性状的荟萃分析中，BACH2基因的rs3757247位点的T等位基因与BACH2基因的表达呈正相关，这表明BACH2基因的表达与乳糜泻的发生有关[9]。

BACH2在调节TH17细胞的多样性和炎症状态中发挥重要作用。研究发现，BACH2促进免疫调节性npTH17程序，并抑制TH17细胞中的促炎TH1样程序。BACH2在体外和体内都抑制了TH17细胞的促炎程序。此外，人类遗传学研究表明BACH2与多发性硬化症相关。总的来说，这项工作确定了TH17多样性的调节因子，这些调节因子可能是减轻自身免疫的潜在靶点[10]。

综上所述，BACH2是一种在免疫系统中发挥重要作用的转录因子，参与调节T细胞和B细胞的分化和功能。BACH2的突变和表达异常与多种免疫相关疾病，如自身免疫性疾病和癌症，密切相关。BACH2的研究有助于深入理解免疫系统的调节机制和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。