自身免疫病是第三大常見的疾病類別，僅次于癌癥和心臟病。值得關注的是，80%的自身免疫病患者是女性，例如，在系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）中，女性與男性患者的比例為9:1，在干燥綜合征（Sj gren's disease）中，女性與男性患者的比例更是高達19:1。
男性與女性之間核心差異在于性染色體的不同，女性擁有兩條X染色體（XX），男性則有一條染色體和與之配對的一條Y染色體（XY），克氏綜合征患者（XXY）由于具有Y染色體而屬于男性，實際上其表型和激素模式也表現(xiàn)為男性，但其與女性的自身免疫病風險相同，這提示了我們，X染色體的數(shù)量似乎是自身免疫病風險的主要驅(qū)動因素，無論其性別或激素狀態(tài)如何。此外，同卵雙胞胎顯示出不同的自身免疫病發(fā)病率，這表明除了遺傳易感性之外，環(huán)境因素也可能是自身免疫病發(fā)展的驅(qū)動因素。
X染色體中的一個長鏈非編碼RNA（lncRNA）——X-ist，只在雌性細胞中表達，以隨機失活雌性兩條X染色體中的一條，以保證雌性和雄性細胞中基因數(shù)量大體相同。
2024年2月1日，斯坦福大學張元豪團隊在 Cell 期刊發(fā)表了題為：X-ist ribonucleoproteins promote female sex-biased autoimmunity 的研究論文。
女性的兩條X染色體會隨機失活一條，該研究表明，調(diào)控雌性的X染色體中的一條隨機失活的長鏈非編碼RNA（lncRNA）——X-ist，其與多種RNA結(jié)合蛋白結(jié)合形成X-IST-RNP，其包含的多種自身抗原成分導致了自身免疫。由于X-ist只在人類和雌性哺乳動物細胞中表達，因此驅(qū)動了性別偏倚自身免疫。
不只是人類，整個哺乳動物界的雌性都是XX染色體，雄性則是XY染色體。Y染色體只攜帶了少量基因，沒有Y染色體也可以過上完整的人生，實際上，地球上有一半的人（女性）沒有Y染色體，她們一樣生活的很好。但無論是人類還是其它哺乳動物，都不能在沒有X染色體的情況下存活。
X染色體攜帶了數(shù)百個編碼蛋白的基因，女性比男性多一條X染色體，這可能會導致女性細胞中蛋白質(zhì)表達增加，這種過量的蛋白表達將是致命的。而大自然設計了一個聰明而有復雜的方法來解決這一問題——X染色體失活，在胚胎發(fā)育早期，哺乳動物的每個細胞都會獨立做出決定，隨機關閉兩個X染色體中的一個，從而保證了女性和男性的細胞中表達蛋白的基因數(shù)量大體上相同。
雌性身體中的每個細胞通過長鏈非編碼RNA（lncRNA）——X-ist的作用，在表觀遺傳上沉默兩個X染色體之一。X-ist長度約19kb（在小鼠中約17kb），僅從失活的X染色體中轉(zhuǎn)錄，因此，在雄性中不表達。
在小鼠胚胎干細胞中建立X染色體失活（XCI）期間，X-ist與81個獨特的結(jié)合蛋白結(jié)合形成核糖核蛋白復合物（X-IST RNP），其中10個通過直接RNA-蛋白相互作用，其他通過間接的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，而一些Xist結(jié)合蛋白曾被認為是自身抗原。X-IST RNP由lncRNA與RNA結(jié)合蛋白組成，并與基因組DNA片段相連，具有類似于核酸-自身抗原免疫復合物的特性。
為了研究X-IST RNP在自身免疫傾向中的影響，不依賴于性染色體或激素背景，我們利用可誘導和非沉默的X-ist等位基因，在自身免疫耐受的C57BL/6J和自身免疫傾向的SJL/J菌株背景中引入常染色體。
為了研究X-IST RNP在獨立于性染色體或激素背景的自身免疫傾向的影響，研究團隊在自身免疫抗性的C57BL/6J小鼠和自身免疫易感性的SJL/J小鼠中，將X-IST的誘導和非沉默等位基因引入常染色體中。在雄性小鼠中誘導轉(zhuǎn)基因X-ist RNP形成，使用化學誘導劑Pristane誘導的系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）模型，在雄性背景下研究這種雌性特異性lncRNA。
結(jié)果顯示，在化學誘導劑Pristane誘導的系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）小鼠模型中，表達轉(zhuǎn)基因Xist的雄性SJL/J小鼠比野生型雄性小鼠表現(xiàn)出更嚴重的多器官病理。雄性小鼠中的X-ist表達重編程了T和B細胞群以及染色質(zhì)狀態(tài)，使其更類似于野生型雌性小鼠。研究團隊還設計了一種抗原陣列來測試自身免疫患者對X-IST RNP的血清活性，檢測到人類自身免疫病患者對X-IST RNP的多個組分的顯著反應性。
這些實驗結(jié)果表明，性別特異性的lncRNA——X-ist，只在失活的X染色體中表達，其結(jié)合了多種RNA結(jié)合蛋白形成X-IST RNP，其多個蛋白組分屬于自身抗原，會導致產(chǎn)生顯著的自身抗體，從而驅(qū)動性別偏倚免疫反應。由于通常情況下只有女性的細胞中才存在X染色體失活（XCI）和X-ist表達，從而導致自身免疫病大多在女性中發(fā)病。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.037
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