Upstream conserved sequence element that regulates TIM-3 induction in CD4+ T cell

Abstract

The T cell immunoglobulin domain and mucin domain-3 (TIM-3) was discovered in Th1 and has been known as a T cell regulatory molecule. TIM-3 expression is induced by T cell activation through mechanism not yet well-investigated. In the study, I wanted to find DNA region involved in regulation of TIM-3 transcription in human CD4+ T cells between -70 kbp to -1 bp from the TIM-3 transcription start site. Given that regulatory DNA regions show nucleotide sequence homology between species, four conserved non-coding sequences (CNS -29, CNS -53, CNS -56 and CNS -63) were analyzed by comparison human TIM-3 upstream DNA sequences with mouse and cow counterparts. Only at CNS -63, H3K4 dimethylation that is associated with transcriptional activation was observed in Jurkat T cells and CD4+ T cells isolated from human blood. Further, CNS -63 increased luciferase reporter gene expression downstream of TIM-3 minimal promoter. Enhancer activity of CNS -63 was abrogated by mutation of putative NF-κB binding sites between -63423 and -63433. These results indicate that TIM-3 CNS -63 may regulate TIM-3 transcription in human CD4+ T cells.

The T cell immunoglobulin domain and mucin domain-3 (TIM-3)는 Th1의 세포표면에서 처음 발견되었고, T 세포의 면역반응을 억제하는 조절인자로 알려져 왔다. 하지만 TIM-3의 발현 조절 기작에 대해서는 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 CD4+ T 세포에서 TIM-3 유전자 발현을 조절하는 enhancer를 조사하기 위해 먼저 TIM-3를 발현한다고 알려진 사람, 생쥐 그리고 소에서 TIM-3 유전자의 5' upstream 부분 (-70 Kb)의 염기서열을 분석하여 상동성이 80% 이상인 네 군데의 CNS -29 (-29602 bp ∼ -30324 bp), CNS -53 (-53882 bp ∼ -53934 bp), CNS -56 (-56508 bp ∼ -57191 bp) 그리고 CNS -63 (-63360 bp ∼ -63467 bp) 부분을 확인하였다. 그리고 Jurkat T 세포에서 TIM-3의 발현을 유도하는 phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)와 ionomycin 자극으로 인한 T 세포의 활성화에 따른 히스톤 메틸화 상태와 정상 세포에서 TIM-3 발현 유무에 따른 히스톤 메틸화 상태를 ChIP assay를 통해 분석하였다. CNS -63에서 H3K4 dimethylation (전사활성에 관여)이 관찰 되었고, H3K9 trimethylation (전사 억제에 관여)의 변화는 관찰되지 않았다. CNS -63의 enhancer activity를 luciferase reporter assay를 통해 분석하였다. T3U290 (CNS -63)에 의한 luciferase 활성이 T3U(290)과 자극이 없을 때 유사하게 나타났으며 PMA와 ionomycin에 의한 자극이 있을 때 luciferase 활성이 1.45배 증가하였다. CNS -63의 NF-κB 결합 예상 부위를 변이 시킨 T3U290 (Mut 2)에 의한 luciferase 활성이 PMA와 ionomycin에 의한 자극이 있을 때 T3U290 (CNS -63)보다 감소하였다. 이러한 결과로 보았을 때 CNS -63이 활성 자극에 의한 CD4+ T 세포에서 TIM-3 발현 증가에 관련 될 것이고 본 연구의 결과는 TIM-3 발현 조절을 이해하는데 중요한 기초를 제공할 것이다.