Megakaryocyt

Transkrypcyjna regulacja powstawania płytek krwi

Rozwój megakariocytów i powstawanie płytek krwi są kontrolowane przez skoordynowane działanie czynników transkrypcyjnych, które specyficznie włączają geny prekursorów megakariocytów lub tłumią ekspresję genów wspierających inne typy komórek.22 Badania ukierunkowane na geny u myszy zidentyfikowały kilka genów, które są kluczowe dla rozwoju megakariocytów i powstawania płytek krwi. Na czele listy czynników transkrypcyjnych, które odgrywają istotną rolę w dojrzewaniu megakariocytów i biogenezie płytek krwi, znajduje się heterodimer podstawowego leucynowego suwaka NF-E2. NF-E2 jest białkiem składaj±cym się z podjednostki małej Maf o masie 18-20 kDa i podjednostki p45, która jest ograniczona do linii erytroidalnych i megakariocytarnych. Chociaż postulowano, że NF-E2 jest czynnikiem transkrypcyjnym, który specyficznie napędza ekspresję genów istotnych dla erytropoezy, myszy pozbawione p45 NF-E2 nie wykazują defektów w erytropoezie. Zamiast tego, myszy z niedoborem podjednostki p45 lub dwóch z małych podjednostek Maf umierają z powodu krwotoku wkrótce po urodzeniu z powodu całkowitego braku krążących płytek krwi. Chociaż megakariocyty przechodzą normalną endomitozę i proliferują w odpowiedzi na TPO, myszy z niedoborem p45 NF-E2 wytwarzają zwiększoną liczbę megakariocytów, które są większe niż normalnie, zawierają mniej ziarnistości, wykazują wysoce zdezorganizowany DMS i nie są w stanie generować płytek krwi in vitro, fenotyp wskazujący na późny blok w dojrzewaniu megakariocytów. Dlatego NF-E2 wydaje się kontrolować transkrypcję ograniczonej liczby genów zaangażowanych w dojrzewanie cytoplazmatyczne i tworzenie płytek krwi. Shivdasani i współpracownicy wygenerowali bibliotekę cDNA wzbogaconą o transkrypty ulegające redukcji w megakariocytach pozbawionych NF-E2. Używając tego podejścia, badacze ci rozpoczęli identyfikację celów NF-E2 i analizę ich roli w końcowych etapach różnicowania megakariocytów. Do potencjalnych celów transkrypcyjnych NF-E2 należą tubulina β1, syntaza tromboksanu i białka regulujące sygnalizację inside-out poprzez integrynę αIIbβ3. Białko palca cynkowego GATA1 jest również czynnikiem transkrypcyjnym, który odgrywa kluczową rolę w regulacji ekspresji genów istotnych dla dojrzewania megakariocytów. Jednakże, w przeciwieństwie do NF-E2, który wydaje się napędzać późny etap rozwoju megakariocytów, GATA1 funkcjonuje na wielu etapach rozwoju. Początkowo sądzono, że białka GATA regulują dojrzewanie czerwonych krwinek, ponieważ genetyczne wyłączenie genu GATA1 u myszy powoduje śmiertelność embrionalną wtórną do blokady erytropoezy. Jednakże kilka ostatnich obserwacji wskazuje, że GATA1 jest również regulatorem różnicowania megakariocytów. Po pierwsze, wymuszona ekspresja GATA1 we wczesnej linii komórek mieloidalnych 416b indukuje różnicowanie megakariocytów. Po drugie, Shivdasani i współpracownicy zastosowali ukierunkowaną mutagenezę elementów regulacyjnych w obrębie locus GATA1, aby wygenerować myszy z selektywną utratą GATA1 w linii megakariocytów. Myszy te wykazywały wystarczający poziom GATA1 w komórkach erytroidalnych, aby uniknąć śmiertelności embrionalnej spowodowanej niedokrwistością. Niedobór GATA1 w megakariocytach prowadzi do ciężkiej trombocytopenii. Liczba płytek krwi jest zmniejszona do około 15% normy, a niewielka liczba krążących płytek jest okrągła i większa niż normalnie. Myszy te mają zwiększoną liczbę małych megakariocytów, które wykazują przyspieszone tempo proliferacji. Mała objętość cytoplazmatyczna megakariocytów z niedoborem GATA1 zwykle zawiera nadmiar szorstkiego retikulum endoplazmatycznego, bardzo niewiele granulek swoistych dla płytek krwi i słabo rozwinięty lub zdezorganizowany DMS, co sugeruje, że dojrzewanie megakariocytów jest zatrzymane w megakariocytach z niedoborem GATA1.

Opisano rodzinę z niedokrwistością dyserytropoetyczną i małopłytkowością związaną z mutacją w GATA1. Substytucja pojedynczego nukleotydu w N-końcowym palcu cynkowym GATA1 hamuje interakcję GATA1 z jego niezbędnym kofaktorem, przyjacielem GATA1 (FOG). Chociaż megakariocyty u dotkniętych chorobą członków rodziny są liczne, są one niezwykle małe i wykazują kilka nieprawidłowych cech, w tym obfitość gładkiego retikulum endoplazmatycznego, słabo rozwinięty DMS i brak ziarnistości. Obserwacje te sugeruj± istotn± rolę interakcji FOG1-GATA1 w trombopoezie. Genetyczna eliminacja FOG u myszy nieoczekiwanie spowodowała specyficzną ablację linii megakariocytów, sugerując niezależną od GATA1 rolę FOG we wczesnych etapach rozwoju megakariocytów; dlatego GATA1 i FOG są wymagane do generowania megakariocytów ze wspólnego bipotencjalnego progenitora.

Kilka myszy nokautujących wskazuje również na rolę dodatkowych czynników transkrypcyjnych w rozwoju megakariocytów. Myszy niosące mutację null w Fli-1, członek rodziny ETS skrzydlatej helisy-turn-helix czynników transkrypcyjnych, które wiążą sekwencje bogate w purynę w promotorach genów, wykazują defekty w rozwoju megakariocytów. Megakariocyty wyhodowane od myszy pozbawionych Fli-1 zawierają zmniejszoną liczbę α-granulek, dezorganizację błon demarkacyjnych i zmniejszenie rozmiarów. Myszy pozbawione hematopoetycznego białka palca cynkowego (Hzf), czynnika transkrypcyjnego, który ulega ekspresji głównie w megakariocytach, mają zmniejszoną liczbę α-granulek w megakariocytach i płytkach krwi. Dlatego Hzf może regulować transkrypcję genów zaangażowanych w syntezę składników α-granulek i/lub ich pakowanie do α-granulek. SCL, czynnik transkrypcyjny typu basic helix-loop-helix, początkowo zidentyfikowany w podgrupie ludzkiej białaczki T-komórkowej z cechami wielopostaciowości, również wydaje się być krytyczny dla megakariopoezy. Wyniki delecji SCL u myszy wskazują, że ten czynnik transkrypcyjny jest wymagany do prawidłowego rozwoju erytroidów i megakariocytów.