Nat Immunol | 欧非亚等揭示ID2驱动cDC1命运决定的分子机制及增强子多效性新范式

经典1型树突状细胞（type 1 classical dendritic cells，cDC1）是专门负责交叉呈递抗原并激活细胞毒性T细胞反应的重要免疫细胞。转录调控因子ID2对cDC1的发育至关重要：早在2003年，两项研究就发现Id2缺失会导致这一树突状细胞亚群严重缺失【1,2】。然而，为什么cDC1需要ID2，其直接作用机制是什么，此后二十余年一直没有得到完整解释。

2019年，Kenneth M. Murphy实验室通过遗传上位性分析发现，ID2和NFIL3均通过抑制转录因子ZEB2来促进cDC1发育【3】。其中，NFIL3如何抑制Zeb2已逐渐清晰【4】，但ID2本身不直接结合DNA，因此它究竟通过什么顺式调控元件抑制Zeb2仍是一个悬而未决的问题。

该团队此前鉴定了位于Zeb2上游约165 kb处的一个重要增强子。2021年的研究发现，完整删除这一增强子会同时影响多种淋系和髓系细胞【5】；随后在2022年，团队进一步突变增强子内部的三个CEBP结合位点，却只观察到单核细胞和cDC2等髓系表型，而淋系细胞基本不受影响【4】。这个差异提示：同一个增强子中，可能存在另一组转录因子结合位点负责维持Zeb2在淋系中的表达。

一个重要线索来自E蛋白。E2A, E2-2和HEB等E蛋白可以结合 Zeb2 −165-kb增强子，而ID2恰恰是E蛋白的经典拮抗因子。因此，该团队猜想：E蛋白通过结合该增强子维持Zeb2表达，而ID2通过抑制E蛋白活性关闭这一增强子，从而促进cDC1发育。

近日，圣路易斯华盛顿大学医学院Kenneth M. Murphy团队在Nature Immunology杂志发表题为“ID2 secures cDC1 specification by antagonizing E proteins at a pleiotropic Zeb2 enhancer”的研究论文（第一作者为欧非亚博士）【6】。该研究利用一系列精准增强子突变小鼠和遗传上位性实验，系统验证了上述模型。

研究人员首先在Zeb2 −165-kb增强子中鉴定并突变了三个保守的E蛋白结合位点E-boxes，建立了ΔE小鼠。与特异性破坏CEBP位点的ΔC小鼠形成鲜明对比，ΔE小鼠出现了广泛的淋系异常：B细胞和浆细胞样树突状细胞（pDC）几乎完全消失，而ILC2等先天淋巴细胞则显著增加。在骨髓中，B细胞和pDC的发育障碍可追溯到早期祖细胞:ALP显著减少，BLP和pre-pro-B细胞几乎完全消失。

值得注意的是，E蛋白的作用并不限于淋巴细胞。研究发现，E2A在多种髓系祖细胞中也有表达。单细胞RNA测序以及ZEB2蛋白分析进一步显示，在多种髓系祖细胞中，无论破坏CEBP位点还是E-boxes，都会降低Zeb2表达。相应地，ΔE和ΔC小鼠均表现出cDC1生成增加和cDC2发育受损。因此，同一个Zeb2增强子并不是简单地由某一种转录因子在所有细胞中统一驱动，而是根据细胞类型调用不同的调控输入。

这也为解决ID2的长期谜题提供了关键入口。

研究人员重新建立了Id2敲除小鼠，并首先证明，在cDC1命运决定过程中，缺失ID2会导致细胞无法正常下调ZEB2。随后，他们将Id2敲除小鼠与 Zeb2 增强子突变小鼠结合进行遗传上位性分析。

结果非常直接：Id2缺失小鼠几乎完全没有cDC1；但如果同时删除Zeb2−165-kb增强子，cDC1发育可以被完全恢复。换句话说，当E蛋白无法通过这一增强子维持Zeb2表达时，cDC1对ID2的依赖就被克服了。

这些遗传结果支持一个两步模型：在cDC1命运决定早期，NFIL3首先暂时抑制CEBP介导的Zeb2增强子活性；随后诱导产生的ID2通过结合并抑制E蛋白，使该增强子维持在关闭状态。这种连续抑制最终稳定低ZEB2状态，从而“锁定”cDC1命运。

研究还揭示了一个反向调控关系。ZEB2本身可以抑制 Id2。在B细胞和pDC中，当 Zeb2 增强子缺失时，同时删除 Id2 可以部分恢复B细胞，并显著恢复pDC发育。这表明ZEB2–ID2–E蛋白之间构成了相互拮抗的调控网络：在cDC1中，ID2压制E蛋白–ZEB2轴；而在B细胞和pDC中，ZEB2则通过限制Id2表达，使E蛋白活性得以维持。

除了回答ID2为什么对cDC1必需之外，这项工作还揭示了一个更广泛的增强子调控原则。

传统上，一个增强子在多个细胞类型中发挥作用，即所谓enhancer pleiotropy（增强子多效性），往往被理解为同一组转录因子结合位点在不同细胞类型中被重复使用。然而，对 Zeb2 −165-kb增强子的遗传拆解揭示了另一种模式：同一个增强子中的不同转录因子结合位点可以在不同细胞类型中承担不同程度，甚至相对独立的功能。在淋巴细胞中，该增强子主要依赖E-boxes；在单核细胞中则主要依赖CEBP位点；而在cDC2及多个早期髓系祖细胞中，两类位点共同发挥作用。作者将这种模式称为“site-specific pleiotropy”，与多个细胞类型重复使用同一位点的“site pleiotropy”不同，也区别于不同细胞类型调用不同增强子的“enhancer switching”。

综上，这项研究通过精准的顺式调控元件遗传学，解释了一个存在二十余年的cDC1发育问题：ID2通过拮抗E蛋白对Zeb2−165-kb增强子的激活，稳定抑制Zeb2，从而保障cDC1命运决定。与此同时，对同一个增强子中E-box和CEBP位点的功能拆解进一步表明，一个多效性增强子可以通过不同转录因子输入，在不同细胞和发育环境中执行不同的调控程序。

因此，这项工作的意义并不仅限于树突状细胞或免疫学，也为理解一个增强子如何编码多个细胞命运、转录因子结合位点如何在发育过程中分工协作提供了一个新的遗传学范式。

该研究的第一作者欧非亚博士目前在美国麻省理工学院（MIT）Anders Sejr Hansen实验室从事博士后研究，致力于探索增强子–启动子通讯及转录调控的新机制。

原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41590-026-02632-1

参考文献

1. Kusunoki, T. et al. TH2 dominance and defective development of a CD8+ dendritic cell subset in Id2-deficient mice. J. Allergy Clin. Immunol.111, 136–142 (2003).

2. Hacker, C. et al. Transcriptional profiling identifies Id2 function in dendritic cell development. Nat. Immunol.4, 380–386 (2003).

3. Bagadia, P. et al. An Nfil3–Zeb2–Id2 pathway imposes Irf8 enhancer switching during cDC1 development. Nat. Immunol.20, 1174–1185 (2019).

4. Liu, T.-T. et al. Ablation of cDC2 development by triple mutations within the Zeb2 enhancer. Nature607, 142–148 (2022).

5. Huang, X. et al. Differential usage of transcriptional repressor Zeb2 enhancers distinguishes adult and embryonic hematopoiesis. Immunity54, 1417-1432.e7 (2021).

6. Ou, F. et al. ID2 secures cDC1 specification by antagonizing E proteins at a pleiotropic Zeb2 enhancer. Nat. Immunol. 1–15 (2026).

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