Megakaryosyytti

Trombosyyttien muodostumisen transkriptiivinen säätely

Megakaryosyyttien kehittymistä ja verihiutaleiden muodostumista ohjataan transkriptiotekijöiden koordinoidulla toiminnalla, jotka käynnistävät spesifisesti megakaryosyyttien esiasteiden geenejä tai vaimentavat muita solutyyppejä ylläpitävää geenien ilmentymää. 22 Geenien kohdentamistutkimuksissa hiirillä on tunnistettu useita geenejä, jotka ovat elintärkeitä megakaryosyyttien kehittymiselle ja verihiutaleiden muodostumiselle. Luetteloa transkriptiotekijöistä, joilla on olennainen rooli megakaryosyyttien kypsymisessä ja verihiutaleiden biogeneesissä, johtaa emäksinen leusiinivetoketjuinen heterodimeeri NF-E2. NF-E2 on proteiini, joka koostuu ubikvitaarisesti ilmentyvästä 18-20 kDa:n pienestä Maf-alayksiköstä ja p45-alayksiköstä, joka rajoittuu erytroidi- ja megakaryosyyttilinjoihin. Vaikka NF-E2:n oletettiin olevan transkriptiotekijä, joka ohjaa erityisesti erytropoieesin kannalta olennaisten geenien ilmentymistä, hiirillä, joilta puuttuu p45 NF-E2, ei ole puutteita erytropoieesissa. Sen sijaan hiiret, joilta puuttuu p45-alayksikkö tai kaksi pienistä Maf-alayksiköistä, kuolevat verenvuotoon pian syntymän jälkeen, koska verihiutaleet puuttuvat kokonaan. Vaikka megakaryosyytit käyvät läpi normaalin endomitoosin ja lisääntyvät TPO:n vaikutuksesta, p45 NF-E2:n puutteelliset hiiret tuottavat lisääntyneitä määriä megakaryosyyttejä, jotka ovat normaalia suurempia, joissa on vähemmän granuloita, joiden DMS on erittäin epäjärjestäytynyt ja jotka eivät kykene tuottamaan proplateletteja in vitro, mikä on fenotyyppi, joka viittaa myöhäiseen estoon megakaryosyyttien kypsymisessä. NF-E2 näyttää siis kontrolloivan rajoitetun määrän sellaisten geenien transkriptiota, jotka osallistuvat sytoplasman kypsymiseen ja verihiutaleiden muodostumiseen. Shivdasani ja kollegat tuottivat vähennetyn cDNA-kirjaston, joka oli rikastettu NF-E2:n knockout-megakaryosyyteissä alasreguloitujen transkriptien osalta. Tämän lähestymistavan avulla nämä tutkijat ovat alkaneet tunnistaa NF-E2:n downstream-kohteita ja analysoida niiden roolia megakaryosyyttien erilaistumisen loppuvaiheissa. NF-E2:n oletettuihin transkriptiokohteisiin kuuluvat β1-tubuliini, tromboksaanisyntaasi ja proteiinit, jotka säätelevät inside-out-signalointia αIIbβ3-integriinin kautta. Sinkkisormiproteiini GATA1 on myös transkriptiotekijä, jolla on kriittinen rooli megakaryosyyttien kypsymisen kannalta olennaisten geenien ilmentymisen ohjaamisessa. Toisin kuin NF-E2, joka näyttää ohjaavan megakaryosyyttien kehityksen myöhempää vaihetta, GATA1 toimii kuitenkin useissa kehitysvaiheissa. Alun perin GATA-proteiinien ajateltiin säätelevän punasolujen kypsymistä, koska GATA1-geenin geneettinen häirintä hiirissä johtaa alkion kuolevuuteen, joka johtuu erytropoieesin estymisestä. Useat uudemmat havainnot viittaavat kuitenkin siihen, että GATA1 on myös megakaryosyyttien erilaistumisen säätelijä. Ensinnäkin GATA1:n pakotettu ilmentyminen varhaisessa myelooisessa solulinjassa 416b saa aikaan megakaryosyyttien erilaistumisen. Toiseksi Shivdasani ja kollegat käyttivät GATA1-lookuksen säätelyelementtien kohdennettua mutageneesiä luodakseen hiiriä, joilla GATA1 on valikoivasti hävinnyt megakaryosyyttilinjassa. Nämä knockdown-hiiret ekspressoivat riittävästi GATA1:tä erytroidisoluissa, jotta anemian aiheuttama alkion letaliteetti voitiin kiertää. GATA1:n puutos megakaryosyyteissä johtaa vaikeaan trombosytopeniaan. Verihiutaleiden määrä vähenee noin 15 prosenttiin normaalista, ja verenkierrossa olevien verihiutaleiden pieni määrä on pyöreä ja normaalia suurempi. Näillä hiirillä on lisääntynyt pienten megakaryosyyttien määrä, joiden lisääntymisnopeus on kiihtynyt. GATA1-puutteisten megakaryosyyttien pienessä sytoplasmatilavuudessa on tyypillisesti liikaa karkeaa endoplasmista retikulumia, hyvin vähän trombosyytti-spesifisiä granuloita ja alikehittynyttä tai epäjärjestäytynyttä DMS:ää, mikä viittaa siihen, että megakaryosyyttien kypsyminen on pysähtynyt GATA1-puutteisissa megakaryosyyteissä.

Suvussa, jossa esiintyi X-sukupuoleen sidoksissa olevaa dyserytropoieettista anemiaa ja trombosytopeniaa, joka johtui mutaatiosta gata1:ssä, on kuvattu. Yhden nukleotidin substituutio GATA1:n N-terminaalisessa sinkkisormessa estää GATA1:n vuorovaikutuksen sen välttämättömän kofaktorin, friend of GATA1:n (FOG) kanssa. Vaikka sairastuneiden perheenjäsenten megakaryosyyttejä on runsaasti, ne ovat epätavallisen pieniä ja niissä on useita poikkeavia piirteitä, kuten runsaasti sileää endoplasmista retikulumia, alikehittynyt DMS ja granuloiden puute. Nämä havainnot viittaavat FOG1-GATA1-vuorovaikutuksen keskeiseen rooliin trombopoieesissa. FOG:n geneettinen eliminointi hiirissä johti yllättäen megakaryosyyttilinjan spesifiseen ablaatioon, mikä viittaa siihen, että FOG:llä on GATA1:stä riippumaton rooli megakaryosyyttien kehityksen varhaisvaiheissa; GATA1:tä ja FOG:a tarvitaan siis megakaryosyyttien syntyyn yhteisestä bipotentiaalisesta progenitorista.

Useat tyrmäyshiiret viittaavat myös siihen, että muillakin transkriptionaalisilla tekijöillä on merkitystä megakaryosyyttien kehityksessä. Hiirillä, joilla on nollamutaatio Fli-1:ssä, joka kuuluu ETS-perheeseen, johon kuuluu siivekkäitä helix-turn-helix-transkriptiotekijöitä, jotka sitovat puriinirikkaita sekvenssejä geenipromoottoreissa, esiintyy vikoja megakaryosyyttien kehityksessä. Fli-1:n puutteesta kärsivistä hiiristä viljellyissä megakaryosyyteissä on vähentynyt α-granulaattien määrä, demarkaatiokalvojen järjestäytymättömyys ja koon pieneneminen. Hiirillä, joilta puuttuu hematopoieettinen sinkkisormiproteiini (Hzf), transkriptiotekijä, joka ilmentyy pääasiassa megakaryosyyteissä, α-granulaattien määrä megakaryosyyteissä ja verihiutaleissa on vähentynyt. Näin ollen Hzf saattaa säädellä sellaisten geenien transkriptiota, jotka osallistuvat α-granulaattien komponenttien synteesiin ja/tai niiden pakkautumiseen α-granulaatteihin. SCL, emäksinen helix-loop-helix-transkriptiotekijä, joka tunnistettiin alun perin ihmisen T-soluleukemian alaryhmässä, jolla on monilinjaisia piirteitä, näyttää myös olevan kriittinen megakaryopoieesin kannalta. SCL:n deleetioinnista hiirissä saadut tulokset osoittavat, että tätä transkriptiotekijää tarvitaan erytroidien ja megakaryosyyttien asianmukaiseen kehitykseen.