DNASE1L3维持哺乳动物细胞表面线粒体DNA稳态水平
DNASE1L3 maintains homeostatic levels of mitochondrial DNA on the mammalian cell surface
Porat等发现线粒体DNA是哺乳动物细胞表面的组成成分,并构建细胞表面ATAC-See方法对其进行检测。在人和小鼠原代B细胞及单核细胞表面,该细胞外DNA由分泌型核酸酶DNASE1L3清除,其水平失调与自身免疫相关。
在自身免疫领域,分泌型核酸酶DNASE1L3早已被视为维持对自身DNA免疫耐受的关键环节:缺失该酶的小鼠迅速产生抗DNA与抗染色质自身抗体,随后发生狼疮样疾病,而循环中的DNASE1L3被证明负责降解凋亡细胞释放的微颗粒中的染色质[1];超过50%的散发性狼疮肾炎患者则因中和性自身抗体出现循环DNASE1L3活性下降,微颗粒相关的游离DNA随之堆积[2]。另一方面,线粒体DNA(mtDNA)作为危险信号的研究多聚焦于它离开细胞之后——淋巴细胞识别C类寡核苷酸后迅速弹出mtDNA网状结构并启动I型干扰素应答[3],氧化型mtDNA可经浆细胞样树突状细胞诱导TFH分化、驱动自身抗体产生[4]。但无论DNASE1L3的底物还是mtDNA的致病形式,此前都被归入血浆、微颗粒等细胞外腔隙,活细胞表面是否存在常态性的DNA库并不清楚。
新消息报道,Porat等人建立了细胞表面ATAC-See。ATAC-See原是2016年报道的、以转座酶对可接近基因组进行原位标记与成像的方法[7],将其改造后应用于细胞表面,作者发现mtDNA是哺乳动物细胞表面的组成成分。在原代人及小鼠的B细胞和单核细胞上均可检出这类细胞表面DNA(csDNA);它由分泌型核酸酶DNASE1L3清除,而csDNA水平的失调与自身免疫相关联。
由此,DNASE1L3的已知作用对象从微颗粒染色质[1][2]延伸到完整细胞的表面,mtDNA也新增了一个与弹射网状结构[3]、循环氧化mtDNA[4]并列的膜结合库。据该工作2025年10月6日上线的预印本,表面mtDNA呈氧化形式,并经细胞表面蛋白拴系于膜上[8]。治疗层面,能抵抗抑制剂的DNASE1/DNASE1L3双活性生物制剂已在Dnase1-/-Dnase1L3-/-双敲除小鼠中阻止狼疮发生,并可降解SLE血浆中的基因组与线粒体游离DNA及微颗粒DNA[5],csDNA库的界定为这类干预划出了一个此前未被计入的作用界面;同时须记得DNASE1L3本身也是抗原,部分致病性抗体经亲和力成熟后对DNase1L3和dsDNA具有双重反应性[6],针对该通路的策略需要面对这一复杂性。
至于mtDNA如何抵达细胞表面、由哪些分子拴系,以及csDNA失调与自身免疫之间是因果还是伴随关系,目前报道均未给出答案,其体内免疫学后果与干预的可转化性仍有待完整数据检验。
- 1.Digestion of Chromatin in Apoptotic Cell Microparticles Prevents Autoimmunity · Cell 2016
- 2.Autoantibody-mediated impairment of DNASE1L3 activity in sporadic systemic lupus erythematosus · J Exp Med 2021
- 3.Lymphocytes eject interferogenic mitochondrial DNA webs in response to CpG and non-CpG oligodeoxynucleotides of class C · Proc Natl Acad Sci U S A 2018
- 4.Mitochondrial DNA oxidation propagates autoimmunity by enabling plasmacytoid dendritic cells to induce T<sub>FH</sub> differentiation · Nat Immunol 2025
- 5.A dual-acting DNASE1/DNASE1L3 biologic prevents autoimmunity and death in genetic and induced lupus models · JCI Insight 2024
- 6.Affinity maturation generates pathogenic antibodies with dual reactivity to DNase1L3 and dsDNA in systemic lupus erythematosus · Nat Commun 2023
- 7.ATAC-see reveals the accessible genome by transposase ... · pmc.ncbi.nlm.nih.gov 2026
- 8.DNASE1L3 surveils mitochondrial DNA on the surface of ... · biorxiv.org 2026
原文将线粒体DNA定位到哺乳动物细胞表面并关联到自身免疫,可为DNASE1L3缺陷相关自身免疫病的机制研究提供新方向。
来源:Molecular Cell · cell.com