ChIP-seq揭示組蛋白甲基轉移酶NSD2在炎癥性腸病發生過程中的表觀調控
腸道菌群-表觀遺傳：解碼腸道疾病發生新機制研究
炎癥性腸�。↖nflammatory bowel disease，IBD）主要包括克羅恩�。–rohn's disease，CD）和潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC），是一組影響胃腸道的慢性炎癥性疾病，其特征是持續的免疫激活、黏膜炎癥和組織損傷。腸道上皮細胞和黏膜屏障的完整性對于維持腸道屏障和結腸穩態至關重要。表觀遺傳調控（包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA和染色質互作）對調控胃腸道發育和穩態中的基因表達變化至關重要。NSD2（也稱為WHSC1或MMSET）是一種組蛋白甲基轉移酶，專門負責在組蛋白H3的賴氨酸36位點進行二甲基化（H3K36me2），與轉錄激活相關。有研究表明，NSD2在IBD患者的腸上皮細胞（intestinal epithelial cells，IECs）和IBD小鼠模型中的表達均降低。然而，NSD2在IBD中的確切作用仍不清楚。
近日，上海交通大學生物醫學工程學院徐悅和上海交通大學附屬仁濟醫院肖秀英為共同第一作者，上海交通大學生物醫學工程學院李力研究員和高維強教授為共同通訊，利用ChIP-seq等技術探討了腸上皮細胞（IECs）中的組蛋白甲基轉移酶NSD2如何通過維持含黃素單加氧酶（flavin-containing monooxygenase，FMO）介導的�；撬幔═aurine）生物合成來預防腸道屏障破壞，尤其是在炎癥性腸病（IBD）中的調控機制。研究揭示了NSD2在腸道炎癥中的重要作用，并提出了NSD2-H3K36me2介導的�；撬嵘锖铣稍诰S持腸道黏膜屏障穩態中的重要性。相關研究成果以《Epithelial NSD2 maintains FMO-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal barrier disruption》為題發表于《Clinical and Translational Medicine》（CTM）期刊。
標題：Epithelial NSD2 maintains FMO-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal barrier disruption（上皮細胞NSD2維持FMO介導的牛磺酸生物合成以預防腸道屏障破壞）
發表時間：2024年12月10日
發表期刊：Clin Transl Med（CTM）
影響因子：IF7.9/Q1
技術平臺：ChIP-seq、RNA-seq等
本研究以IBD小鼠的結腸組織、SW620細胞和MC38細胞為研究對象，通過分析IBD患者的臨床數據庫，研究NSD2表達在IBD發生中的變化。通過生成NSD2基因敲除小鼠進一步探究NSD2在IBD中的作用。分離IECs后進行RNA測序（RNA-seq）和染色質免疫沉淀測序（ChIP-seq）以鑒定導致小鼠IBD的分子信號通路和關鍵分子。通過分子和細胞實驗分析并驗證NSD2在IBD發展中的作用。并通過挽救實驗驗證NSD2在IBD發展中的分子機制。
研究結果揭示了小鼠IECs中NSD2缺失促進了IBD中的上皮屏障破壞和炎癥反應。從機制上講，NSD2缺失導致H3K36me2和黃素單加氧酶（FMO，牛磺酸合成酶）mRNA下調，進而導致IECs中牛磺酸生物合成減少。而�；撬嵫a充可以顯著緩解由NSD2缺失引起的IBD癥狀。
本研究數據表明，NSD2在維持FMO介導的�；撬嵘锖铣芍邪l揮關鍵作用，以預防腸道炎癥。同時，本研究結果揭示了NSD2-H3K36me2介導的�；撬嵘锖铣稍诰S持腸道黏膜屏障穩態中的重要調控機制。
研究關鍵要點
本研究探討了組蛋白甲基轉移酶NSD2在通過維持�；撬嵘锖铣梢灶A防腸道屏障破壞中的作用。在人類樣本和IBD小鼠模型中，NSD2水平均有所降低。研究證明了NSD2缺失抑制了腸道細胞中�；撬岷铣蛇^程，從而導致腸道炎癥加劇。�；撬岬难a充顯著緩解了由NSD2缺失引起的癥狀。這些數據表明，維持NSD2介導的�；撬嵘锖铣蓪τ诒Ｗo腸道屏障和減輕炎癥至關重要。
圖形摘要：NSD2介導FMO在腸道�；撬岱e累中維持腸道內穩態機制示意圖
研究方法
臨床樣本分析：通過分析IBD患者的結腸組織樣本，評估NSD2的表達水平。
基因敲除小鼠模型：通過生成NSD2基因敲除（Nsd2Vil-KO）小鼠，研究NSD2缺失對IBD的功能影響。
RNA-seq和ChIP-seq：鑒定NSD2缺失導致的分子信號通路和關鍵分子變化。
細胞和分子實驗：分析NSD2在IBD發展中的作用。
拯救實驗：通過補充�；撬醽泶_認NSD2在IBD發展中的分子機制。
結果圖形
（1）IBD中NSD2表達降低
研究發現，與健康對照組相比，IBD患者的結腸組織中NSD2 mRNA和蛋白表達顯著降低。在DSS誘導的IBD小鼠模型中，NSD2和H3K36me2的表達也降低，表明NSD2表達與IBD發病機制之間存在潛在聯系。
(B) 左側為NSD2染色圖像，右側為正常和IBD活檢中上皮NSD2表達的定量分析。
(C) 用于誘導急性結腸炎的葡聚糖硫酸鈉（DSS）方案的示意圖。
(D) RT-qPCR分析對照組和DSS處理的野生型小鼠IECs中NSD2 mRNA表達（每組n=5）。
(E) 對照組和DSS處理的野生型小鼠中NSD2表達的免疫組化分析。
(F) 對照組和DSS處理的野生型小鼠中NSD2表達的免疫印跡分析。
(D-F) 所有樣本均來自8周齡的野生型小鼠，分別接受或未接受DSS處理。
（2）IECs中NSD2缺失加劇腸道炎癥反應
通過基因編輯小鼠模型，研究發現NSD2缺失的小鼠在DSS誘導的IBD中表現出更嚴重的癥狀，包括加速的體重下降、更明顯的結腸縮短和脾臟腫大。組織學檢查顯示，NSD2缺失的小鼠結腸組織中炎癥細胞浸潤、腺窩侵蝕更嚴重，組織學評分更高。
圖2：IECs中NSD2缺失加劇腸道炎癥反應。
(A-B) Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠IECs中NSD2和H3K36me2表達的免疫組化（A）和免疫印跡（B）分析（每組n=5）。
(C) 用于誘導急性結腸炎的葡聚糖硫酸鈉（DSS）方案的示意圖。
(D) 小鼠被喂食2% DSS溶液以誘導結腸炎，并記錄體重下降（n=4）。
(E) DSS處理后Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠結腸的代表性圖像。
(F) 小鼠被處死時（第10天）脾臟重量與體重的比值。
(G) 2% DSS處理的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠第10天收集的結腸組織的H&E染色切片及組織學評分的定量分析。
(H) DSS處理后，通過流式細胞術分析Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠結腸固有層細胞（n=3）。
(I) 通過RT-qPCR分析Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠整個結腸中炎癥細胞因子和趨化因子的相對mRNA表達水平（n=3）。
(J) 2% DSS處理小鼠的腸道黏液素2（黏液細胞）、阿利新藍-過碘酸雪夫（AB-PAS；黏液細胞）和溶菌酶（Lys；潘氏細胞）染色及定量結果（n=3）。
（3）上皮NSD2缺失加劇屏障功能障礙和細胞凋亡
研究發現，NSD2缺失的小鼠結腸組織中緊密連接蛋白（ZO-1和E-cadherin）表達減少，腸道通透性增加，表明NSD2對于維持腸道黏膜屏障的完整性至關重要。此外，NSD2缺失的小鼠結腸組織中凋亡細胞數量增加，增殖細胞數量減少，表明NSD2缺失不僅促進IEC死亡，還損害了上皮細胞的自我更新能力。
圖3：上皮NSD2缺失加劇屏障功能障礙和細胞凋亡。
(A-B) DSS處理的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠結腸切片中ZO-1和E-鈣粘蛋白的代表性免疫熒光染色（A）和免疫印跡（B）（每組n=5）。
(C) 通過檢測血清中FITC-葡聚糖的濃度來測量結腸通透性（n=4）。
(D) 結腸切片的TUNEL（上）、C-C3（中）和Ki67（下）染色及定量結果（n=3）。
(E) Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠的腸上皮細胞（IECs）的western blot分析。
(F) Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠來源的腸類器官在第4天和第8天的代表性圖像。
(G) 第4天和第8天腸類器官的結構定量分析（n=5，每只小鼠30個類器官）。
(H) 在第6天用7-AAD染色24小時后，類器官中凋亡細胞（7-AAD染成紅色）成像。
（4）IECs中NSD2過表達預防DSS誘導的IBD
通過在IECs中過表達NSD2的小鼠模型，研究發現這些小鼠在DSS誘導的IBD中表現出較少的癥狀，結腸組織損傷和炎癥特征減少，表明NSD2過表達對IBD具有保護作用。
(B) Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠的結腸切片的NSD2免疫熒光染色。
(C) 結腸炎小鼠的結腸上皮細胞中NSD2和H3K36me2的免疫印跡。
(D) 經或未經2% DSS處理的小鼠體重變化（n=5）。
(E) 第10天Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠的結腸長度。
(F) 小鼠被處死時脾臟重量與體重的比值。
(G) Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠經或未經DSS處理的代表性H&E染色圖像。右側組織學評分。
(H) 經DSS處理的Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠結腸固有層細胞的流式細胞術分析（n=3）。
(I) 通過RT-qPCR分析結腸組織中促炎細胞因子的相對mRNA水平（n=3）。
（5）NSD2缺失加劇腸道炎癥反應
通過RNA-seq研究發現NSD2缺失導致腸道上皮細胞中與免疫細胞遷移、對白介素-1的反應和急性炎癥反應相關的基因表達顯著變化，進一步證實了NSD2缺失加劇腸道炎癥反應。
(B) 2% DSS處理的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠之間比較RNA-seq數據的火山圖。藍色點代表下調基因，紅色點代表上調基因。
(C) 差異表達基因的GO分析。
(D) 使用qRT-PCR驗證與免疫細胞遷移、對白介素-1的反應和急性炎癥反應相關的差異表達基因（每組n=3）。
(E) 與Nsd2缺失相關的差異表達基因的基因集富集分析（GSEA）富集圖。
（6）NSD2缺失導致Fmo mRNA水平降低并阻礙�；撬岱e累
通過ChIP-seq分析，研究發現NSD2缺失導致Fmo2、Fmo4和Fmo5（牛磺酸合成酶）的H3K36me2占據率降低，mRNA表達下調，進而導致牛磺酸濃度降低。此外，通過補充Fmo2和Fmo4，可以恢復牛磺酸水平，表明NSD2通過調節FMOs的表達來影響牛磺酸的合成。
圖6：NSD2缺失導致Fmo mRNA水平降低并抑制牛磺酸積累。
(A) Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠結腸中H3K36me2染色質免疫沉淀測序（ChIP-seq）信號的標準化reads密度，范圍從轉錄起始位點（TSS）上游3kb到轉錄終止位點（TES）下游3kb。
(B) 比對到基因組注釋的H3K36me2 ChIP peaks。
(C) ChIP-seq和RNA-seq數據中顯著受影響基因的重疊分析和代表性KEGG分析。
(D) DSS處理后Nsd2f/f、Nsd2Vil-KO、Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠結腸中Fmo1、Fmo2、Fmo3、Fmo4和Fmo5的定量mRNA表達水平（每組n=3）。
(E) 使用sg-Ctrl、sgNsd2-1、sgNsd2-2、Ctrl-OE和Nsd2-OE（源自SW620）樣本的Fmo基因的RT-qPCR分析（每組n=3）。
(F) DSS處理（4天）的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠腸上皮細胞（IECs）中Fmo2、Fmo4和Fmo5基因位點的H3K36me2 ChIP-seq信號快照。
(G) Fmo2、Fmo4和Fmo5的ChIP-qPCR。使用的ChIP引物對位置用綠色箭頭表示（每組n=3）。
(H) 檢測經或未經DSS處理的Nsd2Vil-KO和Nsd2Vil-OE小鼠及其同窩小鼠IECs中�；撬岬乃剑╪=4）。
(I) Nsd2缺失的SW620細胞系轉染Fmo2和Fmo4過表達質粒后�；撬崴�。
(J) IBD樣本（GSE 57945）中Nsd2與Fmo2、Fmo4和Fmo5表達水平的相關性。
（7）牛磺酸補充可以緩解NSD2缺失IBD小鼠的腸道上皮損傷
通過給NSD2缺失的小鼠補充牛磺酸，研究發現其能夠顯著緩解IBD癥狀，包括體重下降、結腸縮短、脾臟腫大和組織學損傷，減少炎癥細胞浸潤和促炎細胞因子產生，恢復腸道屏障功能。
圖7：�；撬嵫a充緩解NSD2缺失IBD小鼠的腸道上皮損傷。
(A) DSS處理和牛磺酸補充方案示意圖。
(B) 體重相對百分比變化。
(C) 經2% DSS處理5天、胃內給藥5天后，于第10天處死的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠的結腸形態和長度的代表性圖像及定量分析（n=3）。
(D) 第10天時脾臟重量與體重的比值。
(E) 有無�；撬嵫a充的Nsd2Vil-KO小鼠遠端結腸的H&E染色代表性圖像及組織學評分（右）。
(F) DSS處理后，通過流式細胞術分析Nsd2Vil-KO小鼠結腸固有層細胞（n=3）。
(G) 有無牛磺酸補充的Nsd2Vil-KO小鼠結腸組織中Tnf-a、Il-1a、Il-1b、Il-6和Il-13的相對基因表達水平。
(H) 遠端結腸E-鈣粘蛋白染色的免疫熒光。
(I) 遠端結腸ZO-1和E-鈣粘蛋白的western blot分析。
(J) 有無�；撬嵫a充的Nsd2Vil-KO小鼠遠端結腸的TUNEL、C-C3和Ki67染色及陽性細胞計數。（每組n=3）。
(K) C-C3、caspase-3和C-PARP的western blot分析。
易小結
本研究揭示了NSD2在維持腸道黏膜屏障穩態中的重要作用，特別是其通過調節FMO介導的牛磺酸生物合成來預防IBD。研究結果表明，NSD2缺失不僅加劇腸道炎癥反應，還導致腸道屏障功能障礙和細胞凋亡。通過補充�；撬�，可以有效緩解NSD2缺失引起的IBD癥狀。
本研究得出結論，NSD2在維持FMO介導的�；撬嵘锖铣芍邪l揮關鍵作用，以預防腸道炎癥。NSD2-H3K36me2介導的牛磺酸生物合成對于維持腸道黏膜屏障穩態至關重要。這些發現為IBD治療提供了新的潛在靶點，即通過調控NSD2或其下游牛磺酸代謝通路來治療IBD。
ChIP-seq在本研究中的重要作用
ChIP-seq（染色質免疫沉淀測序）在本研究中發揮了重要作用。通過ChIP-seq分析，研究者能夠鑒定NSD2缺失導致的組蛋白修飾尤其是H3K36me2的變化。這些變化與Fmo基因表達調控密切相關，揭示了NSD2通過調節H3K36me2來影響FMOs轉錄水平，進而影響牛磺酸合成。ChIP-seq技術為理解NSD2在IBD中的分子機制提供了關鍵證據。
參考文獻：
Xu Y, Xiao X, Ma C, Wang Z, Feng W, Rao H, Zhang W, Liu N, Aji R, Meng X, Gao WQ, Li L. Epithelial NSD2 maintains FMO-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal barrier disruption. Clin Transl Med. 2024 Dec;14(12):e70128. doi: 10.1002/ctm2.70128.
炎癥性腸�。↖nflammatory bowel disease，IBD）主要包括克羅恩�。–rohn's disease，CD）和潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC），是一組影響胃腸道的慢性炎癥性疾病，其特征是持續的免疫激活、黏膜炎癥和組織損傷。腸道上皮細胞和黏膜屏障的完整性對于維持腸道屏障和結腸穩態至關重要。表觀遺傳調控（包括DNA甲基化、組蛋白修飾、非編碼RNA和染色質互作）對調控胃腸道發育和穩態中的基因表達變化至關重要。NSD2（也稱為WHSC1或MMSET）是一種組蛋白甲基轉移酶，專門負責在組蛋白H3的賴氨酸36位點進行二甲基化（H3K36me2），與轉錄激活相關。有研究表明，NSD2在IBD患者的腸上皮細胞（intestinal epithelial cells，IECs）和IBD小鼠模型中的表達均降低。然而，NSD2在IBD中的確切作用仍不清楚。
近日，上海交通大學生物醫學工程學院徐悅和上海交通大學附屬仁濟醫院肖秀英為共同第一作者，上海交通大學生物醫學工程學院李力研究員和高維強教授為共同通訊，利用ChIP-seq等技術探討了腸上皮細胞（IECs）中的組蛋白甲基轉移酶NSD2如何通過維持含黃素單加氧酶（flavin-containing monooxygenase，FMO）介導的�；撬幔═aurine）生物合成來預防腸道屏障破壞，尤其是在炎癥性腸病（IBD）中的調控機制。研究揭示了NSD2在腸道炎癥中的重要作用，并提出了NSD2-H3K36me2介導的�；撬嵘锖铣稍诰S持腸道黏膜屏障穩態中的重要性。相關研究成果以《Epithelial NSD2 maintains FMO-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal barrier disruption》為題發表于《Clinical and Translational Medicine》（CTM）期刊。
標題：Epithelial NSD2 maintains FMO-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal barrier disruption（上皮細胞NSD2維持FMO介導的牛磺酸生物合成以預防腸道屏障破壞）
發表期刊：Clin Transl Med（CTM）
影響因子：IF7.9/Q1
技術平臺：ChIP-seq、RNA-seq等
本研究以IBD小鼠的結腸組織、SW620細胞和MC38細胞為研究對象，通過分析IBD患者的臨床數據庫，研究NSD2表達在IBD發生中的變化。通過生成NSD2基因敲除小鼠進一步探究NSD2在IBD中的作用。分離IECs后進行RNA測序（RNA-seq）和染色質免疫沉淀測序（ChIP-seq）以鑒定導致小鼠IBD的分子信號通路和關鍵分子。通過分子和細胞實驗分析并驗證NSD2在IBD發展中的作用。并通過挽救實驗驗證NSD2在IBD發展中的分子機制。
研究結果揭示了小鼠IECs中NSD2缺失促進了IBD中的上皮屏障破壞和炎癥反應。從機制上講，NSD2缺失導致H3K36me2和黃素單加氧酶（FMO，牛磺酸合成酶）mRNA下調，進而導致IECs中牛磺酸生物合成減少。而�；撬嵫a充可以顯著緩解由NSD2缺失引起的IBD癥狀。
本研究數據表明，NSD2在維持FMO介導的�；撬嵘锖铣芍邪l揮關鍵作用，以預防腸道炎癥。同時，本研究結果揭示了NSD2-H3K36me2介導的�；撬嵘锖铣稍诰S持腸道黏膜屏障穩態中的重要調控機制。
研究關鍵要點
本研究探討了組蛋白甲基轉移酶NSD2在通過維持�；撬嵘锖铣梢灶A防腸道屏障破壞中的作用。在人類樣本和IBD小鼠模型中，NSD2水平均有所降低。研究證明了NSD2缺失抑制了腸道細胞中�；撬岷铣蛇^程，從而導致腸道炎癥加劇。�；撬岬难a充顯著緩解了由NSD2缺失引起的癥狀。這些數據表明，維持NSD2介導的�；撬嵘锖铣蓪τ诒Ｗo腸道屏障和減輕炎癥至關重要。
圖形摘要：NSD2介導FMO在腸道�；撬岱e累中維持腸道內穩態機制示意圖
- 小鼠腸上皮細胞（IECs）中NSD2缺失加劇了IBD中的上皮屏障破壞和炎癥反應。
- NSD2缺失導致H3K36me2和FMO（牛磺酸合成酶）mRNA下調，從而導致IECs中�；撬嵘锖铣蓽p少。
- 牛磺酸的補充顯著減輕了由NSD2缺失引起的IBD癥狀。
研究方法
臨床樣本分析：通過分析IBD患者的結腸組織樣本，評估NSD2的表達水平。
基因敲除小鼠模型：通過生成NSD2基因敲除（Nsd2Vil-KO）小鼠，研究NSD2缺失對IBD的功能影響。
RNA-seq和ChIP-seq：鑒定NSD2缺失導致的分子信號通路和關鍵分子變化。
細胞和分子實驗：分析NSD2在IBD發展中的作用。
拯救實驗：通過補充�；撬醽泶_認NSD2在IBD發展中的分子機制。
結果圖形
（1）IBD中NSD2表達降低
研究發現，與健康對照組相比，IBD患者的結腸組織中NSD2 mRNA和蛋白表達顯著降低。在DSS誘導的IBD小鼠模型中，NSD2和H3K36me2的表達也降低，表明NSD2表達與IBD發病機制之間存在潛在聯系。
圖1：IBD中NSD2表達降低。
(A) 健康對照組、潰瘍性結腸炎（UC）和克羅恩�。–D）樣本中NSD2 mRNA的箱線圖（GSE137344和GSE57945數據集）。(B) 左側為NSD2染色圖像，右側為正常和IBD活檢中上皮NSD2表達的定量分析。
(C) 用于誘導急性結腸炎的葡聚糖硫酸鈉（DSS）方案的示意圖。
(D) RT-qPCR分析對照組和DSS處理的野生型小鼠IECs中NSD2 mRNA表達（每組n=5）。
(E) 對照組和DSS處理的野生型小鼠中NSD2表達的免疫組化分析。
(F) 對照組和DSS處理的野生型小鼠中NSD2表達的免疫印跡分析。
(D-F) 所有樣本均來自8周齡的野生型小鼠，分別接受或未接受DSS處理。
（2）IECs中NSD2缺失加劇腸道炎癥反應
通過基因編輯小鼠模型，研究發現NSD2缺失的小鼠在DSS誘導的IBD中表現出更嚴重的癥狀，包括加速的體重下降、更明顯的結腸縮短和脾臟腫大。組織學檢查顯示，NSD2缺失的小鼠結腸組織中炎癥細胞浸潤、腺窩侵蝕更嚴重，組織學評分更高。
圖2：IECs中NSD2缺失加劇腸道炎癥反應。
(C) 用于誘導急性結腸炎的葡聚糖硫酸鈉（DSS）方案的示意圖。
(D) 小鼠被喂食2% DSS溶液以誘導結腸炎，并記錄體重下降（n=4）。
(E) DSS處理后Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠結腸的代表性圖像。
(F) 小鼠被處死時（第10天）脾臟重量與體重的比值。
(G) 2% DSS處理的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠第10天收集的結腸組織的H&E染色切片及組織學評分的定量分析。
(H) DSS處理后，通過流式細胞術分析Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠結腸固有層細胞（n=3）。
(I) 通過RT-qPCR分析Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠整個結腸中炎癥細胞因子和趨化因子的相對mRNA表達水平（n=3）。
(J) 2% DSS處理小鼠的腸道黏液素2（黏液細胞）、阿利新藍-過碘酸雪夫（AB-PAS；黏液細胞）和溶菌酶（Lys；潘氏細胞）染色及定量結果（n=3）。
（3）上皮NSD2缺失加劇屏障功能障礙和細胞凋亡
研究發現，NSD2缺失的小鼠結腸組織中緊密連接蛋白（ZO-1和E-cadherin）表達減少，腸道通透性增加，表明NSD2對于維持腸道黏膜屏障的完整性至關重要。此外，NSD2缺失的小鼠結腸組織中凋亡細胞數量增加，增殖細胞數量減少，表明NSD2缺失不僅促進IEC死亡，還損害了上皮細胞的自我更新能力。
圖3：上皮NSD2缺失加劇屏障功能障礙和細胞凋亡。
(C) 通過檢測血清中FITC-葡聚糖的濃度來測量結腸通透性（n=4）。
(D) 結腸切片的TUNEL（上）、C-C3（中）和Ki67（下）染色及定量結果（n=3）。
(E) Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠的腸上皮細胞（IECs）的western blot分析。
(F) Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠來源的腸類器官在第4天和第8天的代表性圖像。
(G) 第4天和第8天腸類器官的結構定量分析（n=5，每只小鼠30個類器官）。
(H) 在第6天用7-AAD染色24小時后，類器官中凋亡細胞（7-AAD染成紅色）成像。
（4）IECs中NSD2過表達預防DSS誘導的IBD
通過在IECs中過表達NSD2的小鼠模型，研究發現這些小鼠在DSS誘導的IBD中表現出較少的癥狀，結腸組織損傷和炎癥特征減少，表明NSD2過表達對IBD具有保護作用。
圖4：IECs中NSD2過表達預防DSS誘導的炎癥性腸�。↖BD）。
(A) Nsd2OE/+小鼠和IECs中NSD2條件性過表達（Nsd2Vil-OE）小鼠的方案（每組n=5）。(B) Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠的結腸切片的NSD2免疫熒光染色。
(C) 結腸炎小鼠的結腸上皮細胞中NSD2和H3K36me2的免疫印跡。
(D) 經或未經2% DSS處理的小鼠體重變化（n=5）。
(E) 第10天Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠的結腸長度。
(F) 小鼠被處死時脾臟重量與體重的比值。
(G) Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠經或未經DSS處理的代表性H&E染色圖像。右側組織學評分。
(H) 經DSS處理的Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠結腸固有層細胞的流式細胞術分析（n=3）。
(I) 通過RT-qPCR分析結腸組織中促炎細胞因子的相對mRNA水平（n=3）。
（5）NSD2缺失加劇腸道炎癥反應
通過RNA-seq研究發現NSD2缺失導致腸道上皮細胞中與免疫細胞遷移、對白介素-1的反應和急性炎癥反應相關的基因表達顯著變化，進一步證實了NSD2缺失加劇腸道炎癥反應。
圖5：NSD2缺失加劇腸道炎癥反應。
(A) 2% DSS處理的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠IECs中差異表達基因的熱圖。(B) 2% DSS處理的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠之間比較RNA-seq數據的火山圖。藍色點代表下調基因，紅色點代表上調基因。
(C) 差異表達基因的GO分析。
(D) 使用qRT-PCR驗證與免疫細胞遷移、對白介素-1的反應和急性炎癥反應相關的差異表達基因（每組n=3）。
(E) 與Nsd2缺失相關的差異表達基因的基因集富集分析（GSEA）富集圖。
（6）NSD2缺失導致Fmo mRNA水平降低并阻礙�；撬岱e累
通過ChIP-seq分析，研究發現NSD2缺失導致Fmo2、Fmo4和Fmo5（牛磺酸合成酶）的H3K36me2占據率降低，mRNA表達下調，進而導致牛磺酸濃度降低。此外，通過補充Fmo2和Fmo4，可以恢復牛磺酸水平，表明NSD2通過調節FMOs的表達來影響牛磺酸的合成。
圖6：NSD2缺失導致Fmo mRNA水平降低并抑制牛磺酸積累。
(B) 比對到基因組注釋的H3K36me2 ChIP peaks。
(C) ChIP-seq和RNA-seq數據中顯著受影響基因的重疊分析和代表性KEGG分析。
(D) DSS處理后Nsd2f/f、Nsd2Vil-KO、Nsd2OE/+和Nsd2Vil-OE小鼠結腸中Fmo1、Fmo2、Fmo3、Fmo4和Fmo5的定量mRNA表達水平（每組n=3）。
(E) 使用sg-Ctrl、sgNsd2-1、sgNsd2-2、Ctrl-OE和Nsd2-OE（源自SW620）樣本的Fmo基因的RT-qPCR分析（每組n=3）。
(F) DSS處理（4天）的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠腸上皮細胞（IECs）中Fmo2、Fmo4和Fmo5基因位點的H3K36me2 ChIP-seq信號快照。
(G) Fmo2、Fmo4和Fmo5的ChIP-qPCR。使用的ChIP引物對位置用綠色箭頭表示（每組n=3）。
(H) 檢測經或未經DSS處理的Nsd2Vil-KO和Nsd2Vil-OE小鼠及其同窩小鼠IECs中�；撬岬乃剑╪=4）。
(I) Nsd2缺失的SW620細胞系轉染Fmo2和Fmo4過表達質粒后�；撬崴�。
(J) IBD樣本（GSE 57945）中Nsd2與Fmo2、Fmo4和Fmo5表達水平的相關性。
（7）牛磺酸補充可以緩解NSD2缺失IBD小鼠的腸道上皮損傷
通過給NSD2缺失的小鼠補充牛磺酸，研究發現其能夠顯著緩解IBD癥狀，包括體重下降、結腸縮短、脾臟腫大和組織學損傷，減少炎癥細胞浸潤和促炎細胞因子產生，恢復腸道屏障功能。
圖7：�；撬嵫a充緩解NSD2缺失IBD小鼠的腸道上皮損傷。
(B) 體重相對百分比變化。
(C) 經2% DSS處理5天、胃內給藥5天后，于第10天處死的Nsd2f/f和Nsd2Vil-KO小鼠的結腸形態和長度的代表性圖像及定量分析（n=3）。
(D) 第10天時脾臟重量與體重的比值。
(E) 有無�；撬嵫a充的Nsd2Vil-KO小鼠遠端結腸的H&E染色代表性圖像及組織學評分（右）。
(F) DSS處理后，通過流式細胞術分析Nsd2Vil-KO小鼠結腸固有層細胞（n=3）。
(G) 有無牛磺酸補充的Nsd2Vil-KO小鼠結腸組織中Tnf-a、Il-1a、Il-1b、Il-6和Il-13的相對基因表達水平。
(H) 遠端結腸E-鈣粘蛋白染色的免疫熒光。
(I) 遠端結腸ZO-1和E-鈣粘蛋白的western blot分析。
(J) 有無�；撬嵫a充的Nsd2Vil-KO小鼠遠端結腸的TUNEL、C-C3和Ki67染色及陽性細胞計數。（每組n=3）。
(K) C-C3、caspase-3和C-PARP的western blot分析。
易小結
本研究揭示了NSD2在維持腸道黏膜屏障穩態中的重要作用，特別是其通過調節FMO介導的牛磺酸生物合成來預防IBD。研究結果表明，NSD2缺失不僅加劇腸道炎癥反應，還導致腸道屏障功能障礙和細胞凋亡。通過補充�；撬�，可以有效緩解NSD2缺失引起的IBD癥狀。
本研究得出結論，NSD2在維持FMO介導的�；撬嵘锖铣芍邪l揮關鍵作用，以預防腸道炎癥。NSD2-H3K36me2介導的牛磺酸生物合成對于維持腸道黏膜屏障穩態至關重要。這些發現為IBD治療提供了新的潛在靶點，即通過調控NSD2或其下游牛磺酸代謝通路來治療IBD。
ChIP-seq在本研究中的重要作用
ChIP-seq（染色質免疫沉淀測序）在本研究中發揮了重要作用。通過ChIP-seq分析，研究者能夠鑒定NSD2缺失導致的組蛋白修飾尤其是H3K36me2的變化。這些變化與Fmo基因表達調控密切相關，揭示了NSD2通過調節H3K36me2來影響FMOs轉錄水平，進而影響牛磺酸合成。ChIP-seq技術為理解NSD2在IBD中的分子機制提供了關鍵證據。
參考文獻：
Xu Y, Xiao X, Ma C, Wang Z, Feng W, Rao H, Zhang W, Liu N, Aji R, Meng X, Gao WQ, Li L. Epithelial NSD2 maintains FMO-mediated taurine biosynthesis to prevent intestinal barrier disruption. Clin Transl Med. 2024 Dec;14(12):e70128. doi: 10.1002/ctm2.70128.
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DNA甲基化
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