Die Plastizität von Makrophagen gegenüber entzündlichen Signalen beruht auf schnellen und reversiblen Umgestaltungen des Chromatins, die eng mit transkriptionellen Veränderungen gekoppelt sind. Während die Rolle von Transkriptionsfaktoren und Koaktivatoren bei der Kontrolle der Enhancer-Aktivität und der Chromatinstruktur heute gut belegt ist, bleibt jene der Korepressoren weitgehend unbekannt. Genau diesen blinden Fleck beleuchtet die vorliegende Studie, indem sie die entzündliche Aktivierung von Makrophagen als Modell heranzieht.
Die Autoren analysierten einen Korepressor-Komplex, der GPS2 und SMRT enthält, sowohl auf genomweiter Ebene als auch am Ccl2-Lokus, der das Chemokin CCL2 (auch MCP-1 genannt) codiert. Die Rekrutierung von Korepressoren erweist sich als allgemeines Merkmal entzündlicher Enhancer. Unerwarteterweise besetzen diese Korepressoren die Kandidaten-Enhancer gemeinsam mit den Koaktivatoren CBP, einer Acetyltransferase des Histons H3 am Lysin 27 (H3K27), und MED1, einer Untereinheit des Mediator-Komplexes. Dort üben sie jedoch eine antagonistische Wirkung aus, indem sie die Transkription von Enhancer-RNA (eRNA), gekoppelt an die Acetylierung von H3K27, reprimieren. Durch die Kombination von Genom-Editierung, transkriptioneller Interferenz und Cistrom-Analyse zeigte das Team, dass scheinbar verwandte Enhancer- und Silencer-Elemente die Transkription von Ccl2 auf gegensätzliche Weise steuern.
Um die dreidimensionale Organisation dieses Lokus zu verstehen, griffen die Forscher auf die Chromatin-Konformations-Capture gekoppelt mit Sequenzierung (4C-seq) zurück, die es ermöglichte, die Schleifen zu charakterisieren, die Enhancer, Silencer und Promotor innerhalb der topologischen Domäne des Ccl2-Gens verbinden. Diese Analysen weisen darauf hin, dass die Depletion der Korepressoren und die entzündliche Signalübertragung über ähnliche Mechanismen wirken, um die Aktivierung der Enhancer auszulösen. Die Repression der eRNA wurde insbesondere in RAW-Makrophagen mithilfe eines dCas9-KRAB-Systems (CRISPRi) erreicht, das auf die Enhancer-Regionen von Ccl2 abzielt.
Die physiologische Tragweite dieses Signalwegs wurde in vivo an ob/ob-Mäusen, einem Adipositas-Modell, überprüft. Die selektive Depletion der vom Ccl2-Enhancer transkribierten eRNA in den Makrophagen des Fettgewebes verringert die Metaflammation, das heißt die chronische, niedriggradige Entzündung, die mit metabolischen Störungen assoziiert ist. Insgesamt wird damit ein Signalweg aufgezeigt, der Korepressoren, eRNA und Chemokin verbindet und im Organismus funktionell ist. Über die Beschreibung eines neuartigen epigenetischen Mechanismus hinaus – bei dem Korepressoren die gemeinsame Umgestaltung von Enhancern und Silencern über die Transkription von eRNA steuern – legen diese Arbeiten nahe, dass die gezielte Beeinflussung von eRNA einen therapeutischen Ansatz bei immunometabolischen Erkrankungen darstellen könnte.