Megacariocita

Regolazione trascrizionale della formazione delle piastrine

Lo sviluppo dei megacariociti e la formazione delle piastrine sono controllati dall’azione coordinata di fattori di trascrizione che attivano specificamente i geni dei precursori dei megacariociti o sopprimono l’espressione dei geni che sostengono altri tipi di cellule.22 Studi di targeting genico nei topi hanno identificato diversi geni che sono cruciali per lo sviluppo dei megacariociti e la formazione delle piastrine. In testa alla lista dei fattori di trascrizione che giocano un ruolo essenziale nella maturazione dei megacariociti e nella biogenesi delle piastrine c’è l’eterodimero leucinico di base NF-E2. NF-E2 è una proteina composta da una subunità small-Maf di 18-20 kDa espressa ubiquitariamente e da una subunità p45 che è limitata ai lignaggi eritroide e megacariocitario. Anche se NF-E2 è stato postulato per essere un fattore di trascrizione che ha guidato specificamente l’espressione dei geni essenziali per l’eritropoiesi, i topi privi di p45 NF-E2 non mostrano difetti nell’eritropoiesi. Invece, i topi carenti della subunità p45 o di due delle piccole subunità Maf muoiono di emorragia poco dopo la nascita a causa di una completa mancanza di piastrine circolanti. Anche se i megacariociti subiscono una normale endomitosi e proliferano in risposta a TPO, i topi carenti di p45 NF-E2 producono un numero maggiore di megacariociti che sono più grandi del normale, contengono meno granuli, mostrano un DMS altamente disorganizzato e non riescono a generare propiastrine in vitro, un fenotipo indicativo di un blocco tardivo nella maturazione dei megacariociti. Pertanto NF-E2 sembra controllare la trascrizione di un numero limitato di geni coinvolti nella maturazione citoplasmatica e nella formazione delle piastrine. Shivdasani e colleghi hanno generato una libreria di cDNA sottratta arricchita in trascrizioni downregolate nei megacariociti knockout NF-E2. Usando questo approccio, questi ricercatori hanno iniziato a identificare i bersagli a valle di NF-E2 e ad analizzare il loro ruolo nelle fasi terminali della differenziazione dei megacariociti. I bersagli trascrizionali putativi di NF-E2 includono la tubulina β1, la trombossano sintasi e le proteine che regolano la segnalazione inside-out attraverso l’integrina αIIbβ3. La proteina zinc finger GATA1 è anche un fattore di trascrizione che gioca un ruolo critico nel guidare l’espressione dei geni essenziali per la maturazione dei megacariociti. Tuttavia, a differenza di NF-E2, che sembra guidare la fase successiva dello sviluppo dei megacariociti, GATA1 funziona in più fasi dello sviluppo. Inizialmente, si pensava che le proteine GATA regolassero la maturazione dei globuli rossi perché l’interruzione genetica del gene GATA1 nei topi provoca una letalità embrionale secondaria a un blocco dell’eritropoiesi. Tuttavia, diverse osservazioni più recenti implicano anche GATA1 come regolatore della differenziazione dei megacariociti. In primo luogo, l’espressione forzata di GATA1 nella linea cellulare mieloide precoce 416b induce la differenziazione dei megacariociti. In secondo luogo, Shivdasani e colleghi hanno usato la mutagenesi mirata di elementi regolatori all’interno del locus GATA1 per generare topi con una perdita selettiva di GATA1 nella linea dei megacariociti. Questi topi knockdown hanno espresso livelli sufficienti di GATA1 nelle cellule eritroidi per aggirare la letalità embrionale causata dall’anemia. La carenza di GATA1 nei megacariociti porta a una grave trombocitopenia. La conta delle piastrine è ridotta a circa il 15% del normale, e il piccolo numero di piastrine circolanti è rotondo e più grande del normale. Questi topi hanno un numero aumentato di piccoli megacariociti che mostrano un tasso accelerato di proliferazione. Il piccolo volume citoplasmatico dei megacariociti GATA1-deficienti contiene tipicamente un eccesso di reticolo endoplasmatico ruvido, pochissimi granuli specifici delle piastrine e un DMS sottosviluppato o disorganizzato, suggerendo che la maturazione dei megacariociti sia arrestata nei megacariociti GATA1-deficienti.

Una famiglia con anemia dyserythropoietic X-linked e trombocitopenia dovuto una mutazione in GATA1 è stata descritta. Una sostituzione di singolo nucleotide nel dito di zinco N-terminale di GATA1 inibisce l’interazione di GATA1 con il suo cofattore essenziale, amico di GATA1 (FOG). Anche se i megacariociti nei membri della famiglia colpiti sono abbondanti, sono insolitamente piccoli e presentano diverse caratteristiche anormali, tra cui un’abbondanza di reticolo endoplasmatico liscio, un DMS sottosviluppato e una mancanza di granuli. Queste osservazioni suggeriscono un ruolo essenziale per l’interazione FOG1-GATA1 nella trombopoiesi. L’eliminazione genetica di FOG nei topi ha inaspettatamente portato all’ablazione specifica del lignaggio dei megacariociti, suggerendo un ruolo indipendente da GATA1 per FOG nelle prime fasi dello sviluppo dei megacariociti; quindi GATA1 e FOG sono richiesti per la generazione dei megacariociti da un progenitore bipotenziale comune.

Diversi topi knockout indicano anche un ruolo per ulteriori fattori di trascrizione nello sviluppo dei megacariociti. I topi che portano una mutazione nulla in Fli-1, un membro della famiglia ETS di fattori di trascrizione a elica alata che legano sequenze ricche di purine nei promotori dei geni, mostrano difetti nello sviluppo dei megacariociti. I megacariociti coltivati da topi privi di Fli-1 contengono un numero ridotto di α-granuli, una disorganizzazione delle membrane di demarcazione e una riduzione delle dimensioni. I topi privi della proteina hematopoietic zinc finger (Hzf), un fattore di trascrizione che è prevalentemente espresso nei megacariociti, hanno un numero ridotto di α-granuli nei megacariociti e nelle piastrine. Pertanto Hzf può regolare la trascrizione dei geni coinvolti nella sintesi di componenti α-granuli e/o il loro confezionamento in α-granuli. SCL, un fattore di trascrizione basic helix-loop-helix inizialmente identificato in un sottogruppo di leucemia umana a cellule T con caratteristiche multilineari, sembra anche essere critico per la megacariopatia. I risultati della delezione di SCL nei topi indicano che questo fattore di trascrizione è necessario per un corretto sviluppo degli eritrociti e dei megacariociti.