Megakaryocyty

Transkripční regulace tvorby trombocytů

Vývoj megakaryocytů a tvorba trombocytů jsou řízeny koordinovaným působením transkripčních faktorů, které specificky zapínají geny prekurzorů megakaryocytů nebo potlačují expresi genů podporujících jiné typy buněk.22 Studie zaměřené na geny u myší identifikovaly několik genů, které jsou klíčové pro vývoj megakaryocytů a tvorbu trombocytů. Na čele seznamu transkripčních faktorů, které hrají zásadní roli při zrání megakaryocytů a biogenezi trombocytů, je základní heterodimer leucinového zipu NF-E2. NF-E2 je protein složený z všudypřítomně exprimované malé podjednotky Maf o velikosti 18-20 kDa a podjednotky p45, která je omezena na erytroidní a megakaryocytární linii. Ačkoli se předpokládalo, že NF-E2 je transkripční faktor, který specificky řídí expresi genů nezbytných pro erytropoézu, myši, kterým chybí p45 NF-E2, nevykazují defekty v erytropoéze. Místo toho myši s nedostatkem podjednotky p45 nebo dvou malých podjednotek MaF umírají na krvácení krátce po narození kvůli úplnému nedostatku cirkulujících krevních destiček. Ačkoli megakaryocyty procházejí normální endomitózou a proliferují v reakci na TPO, myši s deficitem p45 NF-E2 produkují zvýšený počet megakaryocytů, které jsou větší než normálně, obsahují méně granulí, vykazují vysoce dezorganizovaný DMS a nevytvářejí trombocyty in vitro, což je fenotyp svědčící o pozdním bloku zrání megakaryocytů. Zdá se tedy, že NF-E2 řídí transkripci omezeného počtu genů, které se podílejí na zrání cytoplazmy a tvorbě trombocytů. Shivdasani a jeho kolegové vytvořili odečítanou knihovnu cDNA obohacenou o transkripty downregulované v megakaryocytech s knockoutem NF-E2. Pomocí tohoto přístupu začali tito badatelé identifikovat downstream cíle NF-E2 a analyzovat jejich roli v terminálních fázích diferenciace megakaryocytů. Mezi předpokládané transkripční cíle NF-E2 patří β1 tubulin, tromboxansyntáza a proteiny regulující inside-out signalizaci prostřednictvím αIIbβ3 integrinu. Protein GATA1 se zinkovým prstem je také transkripčním faktorem, který hraje klíčovou roli při řízení exprese genů nezbytných pro zrání megakaryocytů. Na rozdíl od NF-E2, který zřejmě řídí pozdější fázi vývoje megakaryocytů, však GATA1 funguje ve více fázích vývoje. Původně se předpokládalo, že proteiny GATA regulují zrání červených krvinek, protože genetické narušení genu GATA1 u myší vede k embryonální letalitě sekundárně v důsledku bloku erytropoézy. Několik novějších pozorování však ukazuje, že GATA1 je také regulátorem diferenciace megakaryocytů. Za prvé, nucená exprese GATA1 v časné myeloidní buněčné linii 416b indukuje diferenciaci megakaryocytů. Za druhé, Shivdasani a jeho kolegové použili cílenou mutagenezi regulačních prvků v lokusu GATA1 k vytvoření myší se selektivní ztrátou GATA1 v megakaryocytární linii. Tyto myši s knockdownem exprimovaly dostatečné množství GATA1 v erytroidních buňkách, aby se vyhnuly embryonální letalitě způsobené anémií. Deficit GATA1 v megakaryocytech vede k těžké trombocytopenii. Počet krevních destiček je snížen přibližně na 15 % normálu a malý počet cirkulujících krevních destiček je kulatý a větší než normálně. Tyto myši mají zvýšený počet malých megakaryocytů, které vykazují zrychlenou proliferaci. Malý objem cytoplazmy megakaryocytů s deficitem GATA1 obvykle obsahuje nadbytek drsného endoplazmatického retikula, velmi málo granul specifických pro trombocyty a nedostatečně vyvinutý nebo dezorganizovaný DMS, což naznačuje, že zrání megakaryocytů je u megakaryocytů s deficitem GATA1 zastaveno.

Byla popsána rodina s X-vázanou dyserytropoetickou anémií a trombocytopenií v důsledku mutace v GATA1. Jednonukleotidová záměna v N-koncovém zinkovém prstu GATA1 inhibuje interakci GATA1 s jeho esenciálním kofaktorem, friend of GATA1 (FOG). Ačkoli jsou megakaryocyty u postižených členů rodiny hojné, jsou neobvykle malé a vykazují několik abnormálních znaků, včetně hojnosti hladkého endoplazmatického retikula, nedostatečně vyvinutého DMS a nedostatku granulí. Tato pozorování naznačují zásadní roli interakce FOG1-GATA1 v trombopoéze. Genetická eliminace FOG u myší neočekávaně vedla ke specifické ablaci megakaryocytární linie, což naznačuje na GATA1 nezávislou roli FOG v časných fázích vývoje megakaryocytů; GATA1 a FOG jsou tedy nutné pro tvorbu megakaryocytů ze společného bipotenciálního progenitoru.

Několik knockoutovaných myší také naznačuje roli dalších transkripčních faktorů ve vývoji megakaryocytů. Myši nesoucí nulovou mutaci Fli-1, člena rodiny transkripčních faktorů ETS (winged helix-turn-helix), které vážou sekvence bohaté na purin v genových promotorech, vykazují defekty ve vývoji megakaryocytů. Megakaryocyty kultivované z myší bez Fli-1 obsahují snížený počet α-granulí, dezorganizaci demarkačních membrán a zmenšení velikosti. Myši, kterým chybí hematopoetický protein zinkového prstu (Hzf), transkripční faktor, který je převážně exprimován v megakaryocytech, mají snížený počet α-granulí v megakaryocytech a trombocytech. Hzf proto může regulovat transkripci genů podílejících se na syntéze složek α-granulí a/nebo jejich balení do α-granulí. Zdá se, že SCL, transkripční faktor typu basic helix-loop-helix, který byl původně identifikován u podskupiny lidské T-buněčné leukemie s multilineárními charakteristikami, je rovněž kritický pro megakaryopoézu. Výsledky delece SCL u myší naznačují, že tento transkripční faktor je nezbytný pro správný vývoj erytroidů a megakaryocytů.