Megakaryocyt

Transkriptionel regulering af trombocytdannelse

Megakaryocytudvikling og trombocytdannelse styres af den koordinerede virkning af transkriptionsfaktorer, der specifikt aktiverer generne for megakaryocytforløbere eller undertrykker ekspressionen af gener, der understøtter andre celletyper.22 Genmålrettede undersøgelser i mus har identificeret flere gener, der er afgørende for megakaryocytudvikling og trombocytdannelse. Den grundlæggende leucine zipper-heterodimer NF-E2 fører listen over transkriptionsfaktorer, der spiller en væsentlig rolle i megakaryocytmodning og trombocytbiogenese, an. NF-E2 er et protein, der består af en ubiquitært udtrykt 18-20 kDa lille Maf-underenhed og en p45-underenhed, som er begrænset til erytroide og megakaryocytære lineager. Selv om NF-E2 blev postuleret som en transkriptionsfaktor, der specifikt styrer ekspressionen af gener, der er essentielle for erytropoiese, udviser mus, der mangler p45 NF-E2, ikke defekter i erytropoiese. I stedet dør mus med mangel på p45-underenheden eller to af de små Maf-underenheder af blødning kort efter fødslen på grund af en fuldstændig mangel på cirkulerende blodplader. Selv om megakaryocytter gennemgår normal endomitose og prolifererer som svar på TPO, producerer mus med mangel på p45 NF-E2 et øget antal megakaryocytter, der er større end normalt, indeholder færre granula, udviser en meget uorganiseret DMS og undlader at generere protrombocytter in vitro, en fænotype, der indikerer en sen blokering i megakaryocytmodningen. NF-E2 synes derfor at kontrollere transkriptionen af et begrænset antal gener, der er involveret i cytoplasmatisk modning og trombocytdannelse. Shivdasani og kolleger genererede et subtraheret cDNA-bibliotek, som var beriget med transkriptioner, der var nedreguleret i NF-E2 knockout megakaryocytter. Ved hjælp af denne fremgangsmåde er disse forskere begyndt at identificere NF-E2’s downstream-målsætninger og analysere deres rolle i de terminale stadier af megakaryocytdifferentieringen. Formodede transkriptionelle mål for NF-E2 omfatter β1-tubulin, thromboxansyntase og proteiner, der regulerer inside-out-signalering via αIIbβ3-integrin. Zinkfingerproteinet GATA1 er også en transkriptionsfaktor, der spiller en kritisk rolle ved at drive ekspressionen af gener, der er essentielle for megakaryocytmodning. I modsætning til NF-E2, som synes at drive det senere stadium af megakaryocytudviklingen, fungerer GATA1 imidlertid på flere udviklingsstadier. Oprindeligt troede man, at GATA-proteinerne regulerede modningen af røde blodlegemer, fordi genetisk afbrydelse af GATA1-genet hos mus resulterer i embryonal dødelighed som følge af en blokering af erythropoiesen. Flere nyere observationer tyder imidlertid også på, at GATA1 er en regulator af megakaryocytdifferentieringen. For det første inducerer tvungen ekspression af GATA1 i den tidlige myeloide cellelinje 416b megakaryocytdifferentiering. For det andet anvendte Shivdasani og kolleger målrettet mutagenese af regulerende elementer i GATA1-lokussen til at generere mus med et selektivt tab af GATA1 i megakaryocytlinjen. Disse knockdown-mus udtrykte tilstrækkelige niveauer af GATA1 i erytroide celler til at omgå den embryonale dødelighed forårsaget af anæmi. GATA1-mangel i megakaryocytter fører til alvorlig trombocytopeni. Antallet af trombocytter er reduceret til ca. 15 % af det normale antal, og det lille antal cirkulerende trombocytter er runde og større end normalt. Disse mus har et øget antal små megakaryocytter, der udviser en accelereret proliferationshastighed. Det lille cytoplasmatiske volumen af GATA1-deficiente megakaryocytter indeholder typisk et overskud af groft endoplasmatisk retikulum, meget få trombocytspecifikke granula og et underudviklet eller uorganiseret DMS, hvilket tyder på, at modningen af megakaryocytter er standset i GATA1-deficiente megakaryocytter.

En familie med X-bunden dyserytropoetisk anæmi og trombocytopeni som følge af en mutation i GATA1 er blevet beskrevet. En enkelt-nucleotid-substitution i den N-terminale zinkfinger af GATA1 hæmmer interaktionen mellem GATA1 og dens essentielle cofaktor, friend of GATA1 (FOG). Selv om der er mange megakaryocytter i de berørte familiemedlemmer, er de usædvanligt små og udviser flere unormale træk, herunder en overflod af glat endoplasmatisk reticulum, et underudviklet DMS og mangel på granula. Disse observationer tyder på en væsentlig rolle for FOG1-GATA1-interaktionen i thrombopoiesen. Genetisk eliminering af FOG hos mus resulterede uventet i specifik ablation af megakaryocytlinjen, hvilket tyder på en GATA1-uafhængig rolle for FOG i de tidlige stadier af megakaryocytudviklingen; derfor er GATA1 og FOG nødvendige for megakaryocytgenerering fra en fælles bipotentiel progenitor.

Flere knockout-mus tyder også på en rolle for yderligere transkriptionsfaktorer i megakaryocytudviklingen. Mus, der bærer en nulmutation i Fli-1, et medlem af ETS-familien af fløjede helix-turn-helix-transskriptionsfaktorer, der binder purinrige sekvenser i genpromotorer, udviser defekter i megakaryocytudviklingen. Megakaryocytter dyrket fra mus, der mangler Fli-1, indeholder et reduceret antal α-granuler, desorganisering af demarkationsmembranerne og en reduktion i størrelse. Mus, der mangler det hæmatopoietiske zinkfingerprotein (Hzf), en transkriptionsfaktor, der overvejende udtrykkes i megakaryocytter, har et reduceret antal α-granuler i megakaryocytter og trombocytter. Hzf kan derfor regulere transkriptionen af gener, der er involveret i syntesen af α-granulatkomponenter og/eller deres pakning i α-granulat. SCL, en basic helix-loop-helix-transskriptionsfaktor, der oprindeligt blev identificeret i en undergruppe af menneskelig T-celle leukæmi med multilineage karakteristika, synes også at være kritisk for megakaryopoiesen. Resultater af deletion af SCL i mus viser, at denne transkriptionsfaktor er nødvendig for en korrekt erytroide og megakaryocytudvikling.