Nature争鸣 | GOT1调控代谢影响T细胞分化之谜，不同小鼠模型结果竟相反？

2023-02-18 19:33:18, 唐小糖

撰文 | 唐小糖

2017年8月2日，Nature在线发表了清华大学丁胜团队、董晨团队和美国Agios Pharmaceuticals公司Edward Driggers团队合作的研究论文，通过发现小分子氨氧基乙酸（aminooxyacetic acid, AOA）可以重编程Th17使之向iTreg细胞分化，进而发现Th17细胞的命运主要是由GOT1催化的转氨作用的增加导致的Th17细胞中2-羟基戊二酸水平的增加决定的，2-羟基戊二酸的积累导致了Treg主要转录因子Foxp3基因座的高甲基化，抑制了Foxp3的转录。用AOA可以选择性地抑制GOT1，进而平衡Th17和iTreg细胞的分化，并在实验性自身免疫性脑脊髓炎（Experimental Autoiummune Encephalomyelitis, EAE）的小鼠模型对疾病有所改善。

2023年2月1日，Nature在线发表了约翰霍普金斯大学Jonathan Powell团队对该论文结论的质疑，同时还发表了原作者的回应。

原论文得出结论的重要证据之一是在体外分化采用shRNA敲低GOT1后，Th17分化显著降低，iTreg则明显增加。然而Jonathan Powell团队构建了在CD4+ T细胞中特异性缺失GOT1的Cd4-Cre Got1fl/fl小鼠模型，体外将初始Got1-/- CD4+ T细胞分化为Th17细胞时，IL-17A在刺激后令人吃惊得不减反增，比例和平均荧光强度都有所增加，表明GOT1的缺乏导致了更多的产生IL-17A的Th17细胞，且每个细胞产生更多的IL-17A，相比之下Foxp3的表达和转录都有所减少；而体外分化为iTreg细胞，Got1-/- CD4+ T细胞显示Foxp3转录和表达减少，Th17特征如主要转录因子RORγt、和细胞因子的转录和表达均有所增加，这一结果与原论文结果完全相反。

有趣的是，Jonathan Powell团队采用AOA处理则能够重复得到原论文的结果，即使得Th17细胞向Treg细胞表型重编程。那么到底是什么导致他们得到了相反的结果？作者把矛头转向了模型上，无论是AOA还是shRNA都是急性抑制GOT1，而Got1-/-则是在T细胞发育期就已被敲除，是不是敲除时间不同导致的结果相反？于是作者采用了CRISPR-Cas9系统急性敲除GOT1，发现结果和Got1-/-模型一致，都是Th17细胞分化增加，Treg分化减少。于是作者认为AOA抑制Th17向Treg分化可能不是由GOT1介导的，因为AOA处理的Got1-/- Th17细胞仍然能观察到Th17向Treg分化，且两者代谢情况不同，表明AOA一定有其他靶点。

作者也并未发现原论文发现的AOA抑制了α-酮戊二酸（αKG）依赖的2-羟基戊二酸（2-HG）的生成，也未发现Foxp3 DNA甲基化减少。虽然作者能够重复αKG和2-HG的类似物DMK和二甲基2-HG能够逆转AOA的效果，但作者认为在共培养的条件下，AOA非常容易与酮酸（包括αKG、草酰乙酸和丙酮酸等）进行化学反应，在AOA与酮酸共培养的条件下，酮酸可以挽救AOA对GOT1酶活性的抑制，因此根据复杂的代谢途径，不能将AOA处理得到的结果归因于抑制GOT1。此外，作者还利用了LCMV免疫验证了他们的体外结果，即GOT1对Th17细胞是负调节作用，对Treg细胞是正调节作用，而AOA可能则另有其靶点，与糖酵解、氧化磷酸化和脂肪酸代谢有关。

清华大学丁胜团队、董晨团队和美国Agios Pharmaceuticals公司Edward Driggers团队对此进行了回应，建立了更为干净的Cd4-CreERT2 Got1fl/fl的小鼠模型，该小鼠经他莫西芬给药可以急性在CD4+ T细胞中特异性敲除GOT1，EAE模型中该小鼠的CD4+ T细胞IL-17显著降低，Foxp3增加，EAE评分降低，与最初的结果一致。重要的是，作者发现Jonathan Powell团队采用的Cd4-Cre Got1fl/fl小鼠模型中虽然Got1 确实缺失，但却在Th17分化过程中上调了另一转氨酶Gpt2。相比之下，Cd4-CreERT2 Got1fl/fl急性缺失并不影响其他转氨酶的表达，因此可能是其他增加的转氨酶的代偿作用使得两种表型不一致。另外，作者认为代谢途径极其复杂，且GOT1的催化作用是可逆的，根据标记实验结果，作者认为GOT1的活性确实介导了谷氨酸到αKG的转化，因此原挽救实验是成立的。

总的来说，这几项对于GOT1功能的争论研究提醒我们，尤其在代谢过程中，体内蛋白质功能的多样性和代偿作用，小分子抑制剂或某一基因的急性或慢性缺失可能导致非常不同的表型。

原文地址：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05602-3

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05603-2

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