Семейство белков транслокации десять-одиннадцать (TET) состоит из трех белков: TET1, TET2 и TET3. Белки TET являются Fe²⁺- и O₂-зависимыми диоксигеназами, которые распознают 5-метилцитозин (5mC) и окисляют его с образованием 5-гидроксиметилцитозина (5hmC) (1). Белки TET могут далее катализировать окисление 5hmC с образованием 5-формилцитозина (5fC) и 5-карбоксилцитозина (5caC) (2, 3). Открытие этих окисленных форм цитозина произошло относительно недавно, в 2009-2011 годах. Однако за последнее десятилетие многочисленные научные статьи привлекли внимание к белкам TET как к важнейшим эпигенетическим регуляторам, определяющим развитие различных клеточных линий (4). Среди типов клеток, которые, как было показано, регулируются белками TET, - Т-клетки.

Процесс детерминации и спецификации линии Т-клеток легко поддается воздействию, хорошо определен и происходит в тимусе. Там дважды положительные (DP) клетки, которые составляют подавляющее большинство тимоцитов, подвергаются строгому отбору, чтобы дать начало функционально специализированным подмножествам, которые будут мигрировать на периферию для выполнения своих иммунологически сложных функций (5). В частности, клетки DP, которые слишком сильно реагируют на Ags, будут уничтожены отрицательным отбором (6). Подавляющее большинство клеток DP не распознают Ags и будут уничтожены в результате гибели по неосторожности (7). Только те клетки DP, которые демонстрируют оптимальное распознавание и реакцию после презентации Ag, будут отобраны (8). Клетки DP, которые распознают пептидные Ags, представленные молекулами MHC класса I, повышают уровень транскрипционного фактора RUNX3 и дифференцируются в single-positive (SP) клетки CD8. Клетки DP, которые распознают пептидные Ags, представленные молекулами MHC класса II, дадут начало клеткам CD4 SP. Детерминация линии клеток CD4 регулируется GATA-3, в то время как процесс созревания клеток CD4 SP определяется линейно-специфическим фактором ThPOK (9). При получении сигналов TCR промежуточной силы некоторые CD4-клетки подвергаются дальнейшей дифференцировке, давая начало регуляторным Т-клеткам (Tregs) (6, 10). Транскрипционный фактор FOXP3 регулирует развитие Treg и иммуносупрессивную функцию (11, 12).

Кроме того, некоторые DP-клетки будут отобраны путем распознавания липидных Ags, представленных MHC класса I-подобной молекулой, известной как CD1d (13). Эти положительно отобранные клетки повышают уровень PLZF и дифференцируются всегда в NKT-клетки, также известные как iNKT-клетки (14). iNKT-клетки также известны как нетрадиционные Т-клетки, поскольку они распознают липидные Ags, и экспрессируют инвариантную цепь TCRa и олиговариантную TCRβ-цепь (13). Важно отметить, что клетки iNKT развиваются в преактивированном состоянии в тимусе, и они могут мощно секретировать цитокины (15, 16).

На периферии клетки CD4 дифференцируются в линии помощники, такие как Th1, Th2, Th17 и Th9, которые экспрессируют различные факторы транскрипции, предопределяющие клоны, и секретируют различные цитокины (17). Помимо тимусных Tregs, CD4-клетки могут дифференцироваться на периферии и давать начало индуцибельным регуляторным Т-клеткам (iTregs) (18). Аналогичным образом, нативные CD8 клетки мигрируют на периферию и при встрече с Ags дифференцируются, давая начало недолговечным эффекторным CD8 клеткам и CD8 клеткам памяти (19). Появление геномики и одноклеточных технологий выявило неожиданное разнообразие среди периферических популяций Т-клеток (20). В частности, некоторые из этих клеток обладают свойствами стволовых клеток, позволяющими им дифференцироваться и давать начало новым клеткам, способным бороться с Ags (вирусными или изменяющими себя, такими как опухоли), в то время как другие клетки при постоянном воздействии Ags теряют эту способность и становятся окончательно истощенными/дисфункциональными, неспособными бороться с пагубными угрозами для организма (19).

Процесс спецификации линий был широко изучен, и были определены основные транскрипционные факторы, участвующие в этом процессе (21). Однако появление геномики, а в последнее время и анализа одиночных клеток выявило беспрецедентную сложность в регуляции экспрессии генов (22-29). Системно-биологический подход демонстрирует сложные взаимодействия и перекрестные связи между эпигенетическими модификациями, доступностью хроматина и конформацией, которые кооперативно влияют на связывание транскрипционных факторов и, в конечном итоге, на транскрипцию, регулируя экспрессию генов (30, 31).

В этом исследовании мы сосредоточимся на семействе белков TET, чтобы изучить, как эпигенетическая регуляция может влиять на спецификацию, функцию и пролиферацию линиq Т-клеток.

Первоначально основное внимание было направлено на то, чтобы понять, как 5hmC распределяется по геному. Исследования показали, что 5hmC сильно обогащен в геномном теле очень высоко экспрессируемых генов, включая гены, кодирующие факторы, предопределяющие линии Т-клеток, такие как Zbtb7b, кодирующий ThPOK, Runx3, кодирующий RUNX3, Tbx21, кодирующий T-bet, и Gata3, а также важные регуляторы обычной и нетрадиционной биологии Т-клеток, такие как Bcl11b и Satb1, кодирующие, соответственно, BCL11B и SATB1 (32). Кроме того, 5hmC маркирует активные энхансеры в Т-клетках (32, 33) и сосуществует с метками открытого хроматина и метками активной транскрипции (32, 34, 35). Эти первые исследования ясно показали, что обогащение 5hmC часто коррелирует с повышенной экспрессией генов. Следующим важным вопросом было расшифровать функциональное значение 5hmC. Для этого различные группы использовали генетику мышей для изучения вклада белков TET и 5hmC в биологию Т-клеток. Дальнейшая работа, направленная на регуляцию конкретных генов в различных подмножествах Т-клеток, выявила критическую роль белков TET и 5hmC в регуляции экспрессии и функции генов.

Было показано, что деметилирование ДНК и отложение 5hmC в энхансерах генов во время развития ткани тимуса может влиять на стабильность экспрессии генов на более поздних стадиях развития (36-40). Действительно, обширная работа различных групп установила, что TET-опосредованное деметилирование ДНК в локусе CNS2 гена Foxp3 является основополагающим для поддержания стабильной экспрессии FOXP3 и супрессивной функции Treg (рис. 1). Удаление Tet2 или обоих Tet2 и Tet3 на стадии DP у мышей CD4-cre (41) показало, что хотя Tregы были развиты, они были нестабильны. Этот было объяснено снижением экспрессии Foxp3 из-за аберрантного метилирования цитозина локуса CNS2 (36, 37). Важно отметить, что другое исследование показало, что дефицит сероводорода (H₂S) привел к снижению экспрессии Tet1 и Tet2 и последующему дефектному деметилированию цитозина локуса CNS2 Foxp3. Это привело к нестабильной экспрессии FOXP3, дефектам в поддержании и функционировании Treg и, в конечном итоге, к аутоиммунитету (38). В совокупности эти исследования продемонстрировали, как белки TET, деметилируя локус CNS2, поддерживают стабильность экспрессии гена Foxp3 и оптимальную функцию Tregs.



FIGURE 1. Overview of the role of TET proteins in T cell lineage choices.

Right panel, In the thymus, as DP cells are positively selected to differentiate toward CD4 SP cells, GATA3, TET2, and TET3 regulate the expression of lineage-specifying factor ThPOK that is instrumental for the maturation of CD4 cells. In iNKT cells, TET2 and TET3 are instrumental to ensure optimal maturation and differentiation of cells to the NKT1 subset, facilitating DNA demethylation of the lineage-specifying factor T-BET. NKT1 cells secrete mainly IFNg but can also secrete IL-4. Simultaneously, TET2 and TET3 by controlling, via cytosine demethylation, the optimal expression of ThPOK and TBET, suppress the expression of RORgt to limit the number of NKT17 cells that secrete IL-17 and IL-23. All three members of the TET family, TET1, TET2, and TET3, have been involved in DNA demethylation of the CNS2 locus of FOXP3, controlling the stability of its expression and, ultimately, the stability of Treg lineage. STAT5 and SMAD3 have been shown to recruit TET proteins to the CNS2 locus. H2S and vitamin C have been shown to enhance TET protein expression and TET activity, respectively, facilitating cytosine demethylation of FOXP3. Left panel, As naive CD4 and CD8 cells migrate to the periphery, TET1, TET2, and TET3 exert critical roles in the stability of iTregs. H2S and vitamin C enhance iTreg stability in a TET-dependent manner. STAT5 and SMAD3 are involved in recruiting TET proteins at the CNS2 locus of FOXP3. TET2 is also important for Th1 and Th17 differentiation and cytokine secretion. TET2 was shown to inhibit Tfh cell differentiation and CD8 memory formation. This figure was generated with Biorender.com.

Аналогичные результаты были получены для экспрессии гена Cd4 (39, 40). В частности, одновременная делеция Tet1 и Tet3 у мышей RORc-cre привела к гиперметилированию цитозинов недавно идентифицированного энхансера E4m. Как следствие, Tet1/3-дефицитные CD4 клетки постепенно демонстрировали сниженную экспрессию CD4 в культуре (39). Удаление другого цис-регуляторного элемента, E4a, установило критическую роль этого элемента для поддержания экспрессии Cd4 in vivo в эффекторных клетках CD4 (40). Механистически, деметилирование ДНК во время развития тимической ткани белками TET необходимо для правильного лицензирования E4a через E4m. Лицензирование E4a поддерживает экспрессию Cd4 в делящихся эффекторных CD4-клетках на периферии.

Генетические исследования с использованием мышиных моделей показали, что делеция белков TET во многих случаях не приводит к простому эффекту "включения/выключения" экспрессии генов. Вместо этого она влияет на величину экспрессии генов и нарушает оптимальные уровни экспрессии генов (34, 42). Примером может служить ген Zbtb7b (42).

В целом, эти исследования показывают, что белки TET, опосредуя деметилирование ДНК регуляторных элементов на ранних стадиях развития, защищают активность этих элементов на более поздних стадиях развития для сохранения стабильной и оптимальной экспрессии генов.

Делеция одного или нескольких членов семейства белков TET влияет на развитие и функционирование различных подмножеств Т-клеток. В частности, делеция Tet2 нарушает дифференцировку Th1 и Th17 клеток (33) и нарушает секрецию цитокинов из-за аберрантного метилирования энхансерных элементов (рис. 1). Кроме того, предполагается, что TET2 регулирует деметилирование ДНК регуляторных элементов Th1 и Th17, взаимодействуя со специфическими для данной линии транскрипционными факторами (33). Более того, делеция Tet2 выявила перекос клеток в сторону фолликулярных Th (Tfh) клеток в модели инфекции вируса лимфоцитарного хориоменингита (43) (рис. 1). Авторы предположили, что TET2 рекрутируется FOXO1 и RUNX1 в определенных геномных локусах для опосредования деметилирования ДНК и индукции экспрессии генов, вовлеченных в подавление судьбы Tfh (43).

Обширные исследования выявили критическую и плейотропную роль белков TET в формировании качественных особенностей и функции Treg (рис. 1). Помимо хорошо известной роли белков TET в регуляции деметилирования ДНК в локусе CNS2 Foxp3, что поддерживает стабильность его экспрессии, белки TET играют дополнительную роль после дифференцировки CD4 клеток в Tregs клетки. Специфическая абляция Tet2 и Tet3 в Tregs у мышей обусловленных Foxp3-cre показала, что Tet2/3-дефицитные Tregs постепенно проявляют воспалительный фенотип, характеризующийся перекосом в сторону вспомогательных линий, секрецией IL-17 и аномальной пролиферацией (44, 45).

Удаление Tet3 на стадии DP у мышей, условно соответствующих CD4-cre, приводит к преобладанию клеток iNKT в сторону линии NKT17, что проявляется повышением регуляции RORγt (34, 46). Одновременная абляция Tet2 и Tet3 приводит к увеличению количества iNKT клеток в тимусе, а также в периферических органах (34). Наблюдалось значительное увеличение количества клеток NKT17. Механистически наблюдаемый перекос NKT17 объясняется снижением экспрессии ThPOK и T-bet вследствие аберрантного поддержания метилирования цитозина. В iNKTs дикого типа ThPOK и T-bet подавляют экспрессию RORγt и выключают дифференцировку в линию NKT17 (34, 47) (рис. 1). Более того, было показано, что клетки iNKT с двойным дефицитом Tet2/3 (DKO) демонстрируют аномальную пролиферацию, которая зависит от CD1d-опосредованной презентации Ag (34).

Кроме того, было показано, что потеря TET2 способствует образованию центральных CD8 Т-клеток памяти после инфицирования вирусом лимфоцитарного хориоменингита (48). Было высказано предположение, что TET2 может регулировать экспрессию транскрипционных факторов, участвующих в формировании памяти и эффекторных клеток (48, 49) (рис. 1). Интересно, что при вторичном вызове Tet2-дефицитные CD8-клетки могли более эффективно контролировать вирусную нагрузку. Аналогичным образом, в мышиной модели меланомы Tet2-дефицитные CD8 Т-клетки проявляли повышенные опухоль-супрессивные свойства (50). Молекулярный анализ показал, что потеря TET2 изменяет ландшафт доступности хроматина CD8 клеток (50). В целом, эти исследования показывают, что делеция Tet2 в клетках CD8 способствует формированию центральной памяти и, таким образом, делает клетки CD8 более эффективными в противовирусном и противоопухолевом ответе. Важно отметить, что Tet2-дефицитные химерные Ags-рецепторные (CAR) Т-клетки продемонстрировали превосходную эффективность у пациента с хроническим лимфоцитарным лейкозом (51). Multiomic исследования показали, что Tet2-дефицитные CAR Т-клетки демонстрируют эпигенетический ландшафт, который благоприятствует становлению судьбы клеток памяти. Хотя приведенные выше исследования показывают, что ингибирование экспрессии TET2 может иметь важное терапевтическое значение для иммунотерапии рака, вклад других членов семейства TET в формирование судьбы клеток памяти подробно не изучался. Однако в недавнем исследовании сообщалось, что делеция Tet3 задерживает появление обычно присутствующих в ткани CD8 Т-клеток (52).

Общая тема, возникшая в ходе исследований in vivo, посвященных потере Tet, заключалась в том, что Tet-дефицитные клетки не созревали должным образом (34) и демонстрировали аберрантную пролиферацию, которую не могла сдержать интактная иммунная система (34, 44). Поскольку белки TET часто мутируют в гематологических раковых опухолях (53), включая Т-клеточные лимфомы, такие как ангиоиммунобластная Т-клеточная лимфома и периферическая Т-клеточная лимфома, (54-56), очень важно понять механизмы, с помощью которых эти белки выполняют свою опухоль-подавляющую функцию. Более того, исследования генетически модифицированных мышей, у которых отсутствовали белки TET, продемонстрировали широкий спектр фенотипов (53, 57), это указывает на многогранную роль белков TET в регуляции экспрессии генов и, в конечном итоге, функции Т-клеток (58, 59).

Возникающий вопрос в этой области заключается в разделении каталитически-зависимых и каталитически-независимых ролей белков TET в биологии Т-клеток. Важность опосредованной TET активности деметилирования ДНК в настоящее время хорошо установлена. Но могут ли белки TET, взаимодействуя с другими белками и независимо от своей ферментативной активности, регулировать экспрессию генов? Например, в эмбриональных стволовых клетках (ESCs) было показано, что TET1 может взаимодействовать с SIN3A для подавления экспрессии генов каталитически-независимым образом (60, 61). Интересно, что у мышей, экспрессирующих полноразмерный TET2 с нарушенной ферментативной функцией, развиваются миелоидные лейкозы, но не развиваются лимфоидные злокачественные опухоли, что позволяет предположить, что неферментативные функции TET2 могут оказывать опухоль-подавляющее действие на лимфоидные клетки (62).

Однако недавние исследования с использованием мышей, экспрессирующих полноразмерный TET2 с нарушенной ферментативной активностью, показали, что каталитически неактивный TET2 (TET2^CD) не может спасти аберрантную пролиферацию и перекос в сторону линии NKT17 клеток Tet2^CDTet3 KO iNKT (42). Более того, Tet2^CDTet3 KO iNKT клетки и Tet2^CDTet3 KO CD4 клетки демонстрировали сниженную экспрессию Zbtb7b по сравнению с Tet2/3 DKO-дефицитными подмножествами (42). Кроме того, Tet2^CDTet3 KO CD8 SP клетки демонстрировали подобные врожденным характеристики, такие как повышение уровня CD44, CXC3R1, CD122 и Eomes, аналогично Tet2/3 DKO CD8 SP клеткам (34, 42). В соответствии с этим, у гетерозиготных мышей Tet2^CD развивается клональный гемопоэз при обработке LPS для запуска воспаления (63). Дальнейшая работа с дополнительными подмножествами Т-клеток позволит расшифровать каталитически-зависимые и каталитически-независимые роли белков TET в регуляции дифференцировки, пролиферации и функции Т-клеток.

Клеточно-специфическая делеция белков TET не приводит к массовому усилению метилирования ДНК по всему геному (34, 58, 64). Вместо этого мы наблюдаем очаговое усиление метилирования цитозина, которое влияет на экспрессию генов, специфичных для конкретной клетки (34). Такая специфичность предполагает, что взаимодействие с линейно-специфическими факторами транскрипции опосредует привлечение белков TET в определенные локусы (рис. 2). Например, было показано, что линейно-специфические факторы во время дифференцировки В-клеток, такие как Pu.1 и E2A (65), а также во время репрограммирования (66), взаимодействуют с TET2 и рекрутируют его по всему геному. Было показано, что белок TET2 взаимодействует с p65 в дендритных клетках, опосредуя деметилирование ДНК в местах связывания NF-κB в дендритных клетках при активации витамином С (67). Однако транскрипционные факторы, которые опосредуют рекрутирование TET по всему геному в тимических подмножествах, остаются неясными. В периферических Т-клетках было показано, что активированные SMAD3 и STAT5 опосредуют рекрутирование TET1 и TET2 в Tregs (38). Кроме того, была выдвинута гипотеза, что FOXO1 может взаимодействовать с TET2 для привлечения его в геномные локусы и для опосредования деметилирования ДНК. Аналогично, было высказано предположение, что факторы транскрипции, специфичные для конкретной линии, опосредуют привлечение TET2 через энхансеры для регулирования деметилирования ДНК и экспрессии цитокинов, таких как IFN-γ в клетках Th1 и IL-17 в клетках Th17 (33). Несмотря на технические трудности, расшифровка специфического для Т-клеток интерактома TET будет иметь большое значение для понимания механизмов, с помощью которых белки TET формируют качественные особенности и функцию Т-клеток.



FIGURE 2. General principles of TET-mediated regulation of gene expression.

(A) In nonexpressed genes, enhancers and promoters are characterized by increased representation of methylated cytosines (5mC). Transcription factors (TFs) that can bind to methylated cytosine are recruited, and these TFs will mediate TET recruitment. (B) In expressed genes, TFs interact with TET proteins, and TET proteins can oxidize 5mC to generate 5hmC that decorates active enhancers and the gene body of highly expressed genes. TET proteins can also mediate the generation of unmodified C. Interestingly, 5hmC correlates with marks of transcriptional elongation. The status of cytosine modifications might impact the migration of RNA polymerase across the gene body. (C) TET proteins can interact with lineage-specific transcription factors to facilitate gene expression. If and to what extent TET proteins are involved in looping and in higher-order chromatin structure remain underexplored. This figure was generated with Biorender.com.

Кроме того, исследования бисульфитного секвенирования всего генома для оценки модификации цитозина на однонуклеотидном уровне показали, что регионы, которые усиливали метилирование во время развития клеток iNKT, усиливали метилирование при делеции TET2 и TET3 (34). Это наблюдение предполагает, что по крайней мере в некоторых локусах белки TET действуют в конкуренции с ДНК-метилтрансферазами (DNMT) для поддержания оптимального уровня метилирования. По аналогии, это напоминает состояние экспрессии генов, поддерживаемое одновременным отложением разрешающих (таких как H3K4me3) и репрессирующих (таких как H3K27me3) гистоновых меток (68). Предположительно, динамическая регуляция метилирования обеспечивает поддержание экспрессии генов в выключенном состоянии, позволяя при необходимости быстро повысить экспрессию генов. Детальная механистическая работа в ESCs продемонстрировала конкурентную активность белков TET и DNMTs для регуляции энхансеров в ESCs человека и мыши (69). В этом же ключе сообщалось, что DNMT3A и TET1 конкурируют за регулирование эпигенетических ландшафтов промоторов в ESCs мыши (70). Механистически было предположено, что TET1 может защищать свои геномные мишени от DNMT3a-опосредованного метилирования (70). Такой тип детального анализа необходим в исследованиях Т-клеток. Будет важно установить конкуренцию между белками TET и DNMT за жесткую регуляцию уровней модификации цитозина в геноме различных подмножеств Т-клеток и в конечном итоге понять биологическое значение этого взаимодействия между белками с противоположными функциями.

Важно отметить, что окисленные цитозины являются стабильными модификациями (71, 72), которые могут распознаваться считывающими устройствами и опосредовать их присоединение к ДНК (73). Например, 5fC и 5caC могут преимущественно распознаваться белками репарации ДНК (73). Кроме того, сообщалось об обогащении 5hmC в местах двунитевых разрывов при повреждении ДНК, и он ко-локализуется с белками, участвующими в ответе на повреждение ДНК, такими как 53BP1 и γH2AX (74). Потеря TET1 в B-клетках (64), TET2 и TET3 в iNKT-клетках (34) и TET1, TET2 и TET3 в гемопоэтических стволовых клетках (HSCs) (75) приводит к увеличению числа двунитевых разрывов. Кроме того, потеря TET1, TET2 и TET3 приводит к увеличению числа хромосомных анеуплоидий в ESCs (76). Острая делеция белков TET в ESCs привела к снижению экспрессии и увеличению метилирования цитозина гена Khdc3 (76). Хотя экспрессия Khdc3 ограничена на ранних стадиях эмбрионального развития, нельзя исключить, что белки TET играют важную роль в поддержании правильной сегрегации хромосом в гемопоэтических популяциях, а также в предотвращении анеуплоидий. Таким образом, необходимы дальнейшие исследования для расшифровки точного вклада белков TET в обеспечение геномной стабильности в Т-клетках.

Связывание CTCF в геноме регулируется статусом метилирования цитозина. В частности, повышенное метилирование цитозина запрещает его связывание, тогда как пониженное метилирование цитозина разрешает ассоциацию CTCF с ДНК. Интересно, что повышенное присутствие 5caC может создавать новые места связывания CTCF по всему геному (77).

Но каковы функциональные последствия? Механистически было показано, что TET-опосредованное увеличение связывания CTCF способствует альтернативному сплайсингу пре-мРНК (78) путем временного предотвращения элонгации полимеразы II и создания условий для сборки сплайсосом в слабых сайтах сплайсинга вверх по течению, что приводит к включению альтернативных экзонов. TET1 и TET2, окисляя 5mC до 5hmC и других окисленных модифицированных цитозинов (oxi-mCs), играют важную роль в CTCF-опосредованном альтернативном сплайсинге (79).

Поскольку CTCF участвует в топологии генома, очень важно понять, как белки TET и 5hmC могут влиять на архитектуру хроматина. Например, было показано, что во время развития сердца связывание YY1 изменяется из-за усиления метилирования и снижения доступности хроматина, что приводит к нарушению энхансер-промоторных взаимодействий, которые ухудшают экспрессию генов, критически важных для развития сердца (80). Таким образом, возможно, что белки TET и 5hmC (а также 5fC и 5caC), регулируя рекрутирование архитектурных белков, могут влиять на организацию хроматина высокого порядка и экспрессию генов, специфичных для данной линии (рис. 2). Для выяснения точного вклада белков TET и oxi-mCs в формирование архитектуры хроматина необходимы исследования в Т-клетках во время развития и иммунного ответа.

В последние годы стало очевидным, что мобильные элементы (TE) играют важную регуляторную роль (81). Например, в клетках CD8 специфические TE обогащены в энхансерах, специфичных для иммунных клеток. Эти TE содержат мотивы связывания транскрипционных факторов (82). Кроме того, делеция SETDB1 нарушает стабильность линии Th2 из-за депрессии TE (в частности, эндогенных ретровирусов), поскольку отсутствие SETDB1 приводит к потере супрессивной метки H3K9me3, которая репрессирует Th1 энхансеры (83). Интересно, что изменения экспрессии гена Tet коррелирует с репрессией экспрессии ретровирусных элементов в клетках Tet2/3 DKO iNKT (84). Это наблюдение может быть связано либо с косвенными эффектами, либо с каталитически независимой ролью белков TET. Интересно, что в недавней публикации было показано, что в ESCs мыши TET1 регулирует осаждение H3K9me3 и H4K20me3 на ретровирусных элементах каталитически независимым образом (85). В этом контексте взаимодействие TET1 с SIN3A играет ключевую роль в регуляции модификаций гистонов, которые подавляют эндогенные ретровирусные элементы (85). Необходимы дальнейшие исследования, чтобы расшифровать точное влияние депрессии TE в TET-дефицитных Т-клетках.

Другим важнейшим вопросом в этой области является понимание того, как контролируется ферментативная активность белков TET. Питательная среда и доступность метаболитов, таких как витамин С (35, 36, 86, 87) и α-кетоглутарат (aKG), который является кофактором для белков TET (1), влияют на TET-опосредованное деметилирование ДНК. Например, было показано, что витамин С повышает стабильность Tregs и способствует их иммуносупрессивной функции (36). Механистически это объясняется усилением ферментативной активности TET и деметилированием ДНК локуса CNS2 FOXP3, поддерживая стабильную экспрессию FOXP3 (36). Точная роль витамина С в других подмножествах Т-клеток остается неизвестной. Однако обширные исследования, касающиеся роли витамина С в стимулировании активности TET в других типах клеток, подчеркивают трансляционный потенциал использования питательной среды для усиления активности TET и улучшения иммунного ответа. Поразительно, что в Tet2-дефицитных HSCs лечение витамином С путем усиления активности TET3 приводит к увеличению гидроксиметилирования и может задерживать/контролировать возникновение гематологических злокачественных опухолей (88). Кроме того, истощение запасов витамина С (аскорбата) в HSCs ускоряет лейкемогенез из-за снижения активности TET (89). В В-клетках витамин С способствует дифференцировке плазматических клеток и продукции антител как in vivo, так и in vitro путем усиления TET2- и TET3-опосредованного деметилирования ДНК критических факторов транскрипции, таких как BLIMP1 (90, 91). Таким образом, очень важно более детально изучить, как витамин С может контролировать TET-опосредованное деметилирование ДНК в подмножествах эффекторных Т-клеток и Т-клеток памяти, чтобы повлиять на иммунный ответ. Еще одним интересным направлением исследований является изучение того, может ли лечение витамином С иметь терапевтическое значение для TET2-дефицитных T-клеточных лимфом, как это было предложено для миелоидных лейкозов (88).

Известно, что различные подмножества Т-клеток демонстрируют различные метаболические характеристики. Нативные клетки метаболически спокойны, их метаболические потребности зависят от окислительного фосфорилирования, в то время как эффекторные клетки метаболически активны, чтобы поддерживать свои повышенные пролиферативные потребности (92). Клетки памяти метаболически менее активны по сравнению с эффекторными клетками (93). Динамическое метаболическое состояние подмножеств Т-клеток может влиять на доступность aKG, продукта цикла Кребса, тем самым влияя на активность белков TET. Однако aKG может также влиять на активность деметилаз гистонов, содержащих домен jumonji (94). Таким образом, для выяснения точных механизмов, посредством которых aKG влияет на экспрессию генов и функцию подмножеств Т-клеток, необходимы детальные исследования. В частности, сообщалось, что aKG и IL-2 могут усиливать рекрутирование CTCF в определенных локусах генома Th1 клеток и цитотоксических клеток CD8 для регуляции экспрессии генов (95-98). В частности, авторы показывают, что высокий уровень IL-2 способствует гликолизу и повышает уровень aKG для экспрессии генов, участвующих в эффекторной функции, таких как Ifng, Cxcr4 и Prdm1 (95). В частности, авторы показывают, что высокие уровни IL-2 способствуют гликолизу и увеличивают уровни aKG для стимулирования экспрессии генов, участвующих в эффекторной функции, таких как Ifng, Cxcr4 и Prdm1 (95). Примечательно, что экзогенный, проницаемый для клеток aKG при низких уровнях IL-2 был достаточным для того, чтобы вызвать эту программу экспрессии генов, которая не наблюдалась при низких уровнях IL-2 без экзогенного aKG (95). В совокупности эти данные свидетельствуют о том, что питательная микросреда может влиять на активность ДНК-деметилазы TET и контролировать геномное распределение окси-МК.

С одной стороны, белки TET выполняют подавляющую опухоли роль, и потеря экспрессии TET на ранних стадиях дифференцировки иммунных клеток нарушает созревание клеток, что приводит к аберрантной пролиферации и, в конечном итоге, к злокачественной трансформации (58). С другой стороны, потеря TET2 способствует образованию клеток памяти CD8 с высокого качества функцией в контексте вирусной инфекции и рака (48, 50, 51). Возникает вопрос: как можно специфически модулировать активность TET для достижения благоприятных результатов в зависимости от контекста? Было показано, что восстановление экспрессии гена Tet или усиление ферментативной активности TET с помощью витамина С может приврить к благоприятным результатам в контексте лейкемии или, например, в контексте Treg-супрессивной функции (36, 88). Определение малых молекул для эффективного и специфического ингибирования функции и/или экспрессии TET может быть полезным в контексте иммунотерапии опухолей для изменения баланса Т-клеток в сторону клеток памяти. Кроме того, в микроокружении опухоли, делая Tregs более хрупкими и нестабильными, можно повысить эффективность эффекторных Т-клеток.

Другой интригующий вопрос заключается в том, в какой степени белки TET могут быть вовлечены в поддержание или реверсию дисфункции Т-клеток. Эпигенетические регуляторы были вовлечены в дисфункцию Т-клеток (99, 100). Было показано, что дисфункция Т-клеток характеризуется двумя различными состояниями хроматина (101). Одна из этих хроматиновых сигнатур характеризует дисфункциональные клетки на ранних стадиях их дифференцировки в опухолевом микроокружении. Важно, что на этой стадии клетки сохраняют потенциал для перепрограммирования и восстановления эффекторной функции после блокады контрольных точек (101). Однако опухоль-инфильтрирующие лимфоциты на более поздних стадиях своего присутствия в микроокружении опухоли создают хроматиновую сигнатуру, которая не поддается перепрограммированию, и поэтому они не могут восстановить эффекторную функцию после блокады контрольных точек, что делает эти клетки окончательно нефункциональными (101). Интересно, что удаление DNMT3a в CAR T-клетках, как сообщается, предотвращает дисфункцию и увеличивает противоопухолевый ответ (102). Таким образом, крайне важно изучить вклад белков TET в эпигенетический ландшафт дисфункциональных Т-клеток.

В заключение следует отметить, что за последние 12 лет мы оценили разносторонние функции белков TET в регуляции экспрессии генов и иммунной функции. Однако, хотя их фермент-зависимые функции хорошо известны, их каталитически-независимые функции, особенно в Т-клетках, остаются неуловимыми. Кроме того, технические проблемы ограничивают наше понимание уникальных и общих функций белков TET в иммунных типах клеток. В частности, отсутствие антител, подходящих для анализа иммунопреципитации хроматина, в сочетании с ограниченным числом доступных типов клеток ограничивало нашу способность исследовать связывание каждого белка TET. Однако появление методов, позволяющих исследователям оценить связывание/привлечение факторов в масштабах всего генома с использованием ограниченного количества исходных клеток, таких как CUT&RUN (103), может улучшить наши возможности в решении этих вопросов. Кроме того, расшифровка взаимодействующих партнеров белков TET в различных подмножествах Т-клеток позволит выяснить механизмы, с помощью которых белки TET формируют биологию Т-клеток. В конечном итоге, определение механизмов, с помощью которых белки TET контролируют спецификацию, функцию и пролиферацию Т-клеточной линии, может изменить методы лечения рака. В целом, исследования в области белков TET демонстрируют, как проведение и инвестирование в фундаментальные исследования для лучшего понимания механизмов, регулирующих экспрессию генов, может иметь значене для клиники.