巨核球

血小板形成の転写制御

巨核球の発生と血小板形成は、巨核球前駆体の遺伝子を特異的にオンにするか他の細胞型をサポートする遺伝子の発現を抑制する転写因子の協調作用により制御されています。22 マウスでの遺伝子ターゲティング研究により巨核球発生と血小板形成に不可欠な複数の遺伝子を同定しています。 巨核球の成熟と血小板の生合成に必須な役割を果たす転写因子の筆頭は、塩基性ロイシンジッパーヘテロダイマーNF-E2である。 NF-E2は、ユビキタスに発現する18-20kDaのsmall-Mafサブユニットとp45サブユニットからなるタンパク質で、赤血球系と巨核球系に限定して発現しています。 NF-E2は、赤血球生成に必須な遺伝子の発現を特異的に駆動する転写因子と想定されていたが、p45 NF-E2欠損マウスでは赤血球生成に異常は見られない。 その代わりに、p45サブユニットまたはsmall-Mafサブユニットのうちの2つを欠損したマウスは、循環血小板が完全に欠乏するため、出生後まもなく出血で死亡する。 巨核球は正常なエンドミトーシスを起こし、TPOに応答して増殖するが、p45 NF-E2欠損マウスでは、巨核球が通常より大きく、顆粒が少なく、非常に乱れたDMSを示し、in vitroで前置血盤を生成しない、巨核球成熟の遅延ブロックを示す表現型の巨核球が増加する。 したがって、NF-E2は、細胞質成熟と血小板形成に関与する限られた数の遺伝子の転写を制御していると思われる。 Shivdasaniたちは、NF-E2ノックアウト巨核球でダウンレギュレートされた転写物を濃縮した減算cDNAライブラリーを作成した。 この方法を用いて、NF-E2の下流標的を同定し、巨核球の分化の最終段階におけるそれらの役割を解析することを開始した。 NF-E2の推定転写標的には、β1チューブリン、トロンボキサン合成酵素、αIIbβ3インテグリンを介したインサイドアウトシグナルを制御するタンパク質が含まれています。 ジンクフィンガータンパク質GATA1もまた、巨核球の成熟に必須な遺伝子の発現を駆動する上で重要な役割を果たす転写因子である。 しかし、巨核球の発生後期を駆動すると思われるNF-E2とは異なり、GATA1は発生の複数の段階で機能する。 GATA1遺伝子を欠損させると赤血球の成熟が阻害され、胚性致死となることから、当初はGATAタンパク質が赤血球の成熟を制御すると考えられていました。 しかし、最近になって、GATA1が巨核球の分化を制御する因子であることが明らかになった。 まず、初期骨髄系細胞株416bでGATA1を強制発現させると、巨核球の分化が誘導される。 次に、Shivdasaniたちは、GATA1遺伝子座の調節エレメントに標的変異を導入し、巨核球系でGATA1を選択的に欠損させたマウスを作製した。 これらのノックダウンマウスは、赤血球系細胞で十分なレベルのGATA1を発現し、貧血による胚性致死を回避することができた。 巨核球のGATA1欠損は、重篤な血小板減少症を引き起こします。 血小板数は正常の約15％に減少し、循環している少数の血小板は正常よりも丸く大きくなっている。 これらのマウスは、増殖速度の加速を示す小さな巨核球の数が増加している。 GATA1欠損巨核球の小さな細胞質容積は、典型的には過剰な粗面小胞体、ごく少数の血小板特異的顆粒、および未発達または無秩序なDMSを含み、GATA1欠損巨核球では巨核球の成熟が停止することを示唆している。

GATA1における突然変異によるXリンク赤血球増加性貧血と血小板減少症を持つ一家族が記載されている。 GATA1のN末端亜鉛指の1塩基置換により，GATA1の必須補因子であるfriend of GATA1 (FOG) との相互作用が阻害されている。 罹患した家族の巨核球は豊富であるが、異常に小さく、平滑小胞体の多さ、DMSの未発達、顆粒の欠如など、いくつかの異常な特徴を示す。 これらの観察から、FOG1-GATA1相互作用が血栓形成に不可欠な役割を担っていることが示唆された。 FOGを遺伝的に除去したマウスでは、予想に反して巨核球系譜の特異的切除が行われ、巨核球発生の初期段階におけるFOGのGATA1に依存しない役割が示唆された；したがってGATA1とFOGは共通の二次的前駆からの巨核球発生に必要である。 遺伝子プロモーターにあるプリンに富んだ配列に結合する翼状ヘリックス・ターンヘリックス転写因子のETSファミリーのメンバーであるFli-1のヌル突然変異を持つマウスは、巨核球の発生に欠陥を示す。 Fli-1欠損マウスから培養された巨核球は、α顆粒数の減少、分界膜の乱れ、サイズの縮小を認めた。 巨核球に多く発現する転写因子であるhematopoietic zinc finger（Hzf）タンパク質を欠損したマウスでは、巨核球や血小板のα顆粒が減少していることが明らかになった。 したがって、Hzfはα顆粒成分の合成やα顆粒へのパッケージングに関与する遺伝子の転写を制御している可能性がある。 SCLは、多系統の特徴を持つヒトT細胞白血病のサブセットで最初に同定された基本的ヘリックスループヘリックス転写因子であり、巨核球形成にも重要であるように思われる。 SCLを欠損させたマウスの結果は、この転写因子が赤血球と巨核球の適切な発生に必要であることを示している

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