Megakaryocyt

Transkriptionell reglering av trombocytbildning

Megakaryocytutvecklingen och trombocytbildningen styrs av den samordnade verkan av transkriptionsfaktorer som specifikt aktiverar generna för megakaryocytförstadier eller undertrycker uttrycket av gener som stödjer andra celltyper.22 Studier av genmålsättning på möss har identifierat flera gener som är avgörande för megakaryocytutveckling och trombocytbildning. I topp på listan över transkriptionsfaktorer som spelar en viktig roll för megakaryocytmognad och trombocytbiogenes är den basiska leucinzipper-heterodimern NF-E2. NF-E2 är ett protein som består av en ubiquitärt uttryckt 18-20 kDa liten Maf-underenhet och en p45-underenhet som är begränsad till erytroida och megakaryocytära linjer. Även om NF-E2 postulerades vara en transkriptionsfaktor som specifikt styrde uttrycket av gener som är viktiga för erytropoesin, uppvisar möss som saknar p45 NF-E2 inga defekter i erytropoesin. I stället dör möss med brist på p45-underenheten eller två av de små Maf-underenheterna av blödningar kort efter födseln på grund av fullständig brist på cirkulerande trombocyter. Även om megakaryocyter genomgår normal endomitos och prolifererar som svar på TPO, producerar möss med brist på p45 NF-E2 ett ökat antal megakaryocyter som är större än normalt, innehåller färre granuler, uppvisar en mycket desorganiserad DMS och misslyckas med att generera protrombocyter in vitro, en fenotyp som indikerar ett sent block i megakaryocytmognaden. NF-E2 verkar därför kontrollera transkriptionen av ett begränsat antal gener som är involverade i cytoplasmatisk mognad och trombocytbildning. Shivdasani och medarbetare genererade ett subtraherat cDNA-bibliotek som var berikat med transkriptioner som var nedreglerade i NF-E2 knockout megakaryocyter. Med hjälp av detta tillvägagångssätt har dessa forskare börjat identifiera NF-E2:s nedströmsmål och analysera deras roll i megakaryocytdifferentieringens slutskeden. Putativa transkriptionella mål för NF-E2 inkluderar β1-tubulin, tromboxansyntas och proteiner som reglerar inifrån-ut-signalering via αIIbβ3-integrin. Zinkfingerproteinet GATA1 är också en transkriptionsfaktor som spelar en kritisk roll för att driva uttrycket av gener som är viktiga för megakaryocytmognad. Till skillnad från NF-E2, som verkar driva det senare skedet av megakaryocytutvecklingen, fungerar dock GATA1 i flera utvecklingsstadier. Ursprungligen trodde man att GATA-proteiner reglerade mognaden av röda blodkroppar eftersom genetisk störning av GATA1-genen hos möss resulterar i embryonal dödlighet till följd av ett block i erytropoesin. Flera nyare observationer visar dock att GATA1 också är en regulator av megakaryocytdifferentiering. För det första inducerar tvångsuttryck av GATA1 i den tidiga myeloida cellinjen 416b megakaryocytdifferentiering. För det andra använde Shivdasani och medarbetare riktad mutagenes av reglerande element inom GATA1-lokusen för att generera möss med en selektiv förlust av GATA1 i megakaryocytlinjen. Dessa knockdown-möss uttryckte tillräckliga nivåer av GATA1 i erytroida celler för att kringgå den embryonala dödlighet som orsakas av anemi. GATA1-brist i megakaryocyter leder till allvarlig trombocytopeni. Trombocytantalet är reducerat till cirka 15 % av det normala, och det lilla antalet cirkulerande trombocyter är runda och större än normalt. Dessa möss har ett ökat antal små megakaryocyter som uppvisar en accelererad proliferationshastighet. Den lilla cytoplasmatiska volymen av GATA1-bristande megakaryocyter innehåller vanligtvis ett överskott av grovt endoplasmatiskt retikulum, mycket få trombocytspecifika granuler och en underutvecklad eller oorganiserad DMS, vilket tyder på att mognaden av megakaryocyter stoppas i GATA1-bristande megakaryocyter.

En familj med X-kromosombunden dyserytropoetisk anemi och trombocytopeni på grund av en mutation i GATA1 har beskrivits. En enkelnukleotidssubstitution i GATA1:s N-terminala zinkfinger hämmar interaktionen mellan GATA1 och dess essentiella kofaktor, friend of GATA1 (FOG). Även om megakaryocyter i drabbade familjemedlemmar är rikliga är de ovanligt små och uppvisar flera onormala egenskaper, bland annat ett överflöd av glatt endoplasmatiskt retikulum, en underutvecklad DMS och en brist på granuler. Dessa observationer tyder på att FOG1-GATA1-interaktionen spelar en viktig roll för trombopoesen. Genetisk eliminering av FOG hos möss resulterade oväntat i specifik ablation av megakaryocytlinjen, vilket tyder på en GATA1-oberoende roll för FOG i de tidiga stadierna av megakaryocytutvecklingen; därför krävs GATA1 och FOG för megakaryocytgenerering från en gemensam bipotentiell progenitor.

Flera knockoutmöss tyder också på att ytterligare transkriptionsfaktorer spelar en roll för megakaryocytutveckling. Möss som bär på en nollmutation i Fli-1, en medlem av ETS-familjen av vingade helix-turn-helix-transkriptionsfaktorer som binder purinrika sekvenser i genpromotorer, uppvisar defekter i megakaryocytutvecklingen. Megakaryocyter som odlats från möss som saknar Fli-1 innehåller ett minskat antal α-granuler, desorganisering av demarkationsmembranen och en minskning av storleken. Möss som saknar det hematopoetiska zinkfingerproteinet (Hzf), en transkriptionsfaktor som huvudsakligen uttrycks i megakaryocyter, har minskat antal α-granuler i megakaryocyter och trombocyter. Därför kan Hzf reglera transkriptionen av gener som är involverade i syntesen av α-granulära komponenter och/eller deras paketering i α-granuler. SCL, en grundläggande helix-loop-helix-transkriptionsfaktor som ursprungligen identifierades i en undergrupp av mänsklig T-cellsleukemi med multilineagekaraktäristika, tycks också vara kritisk för megakaryopoiesis. Resultaten av deletion av SCL hos möss tyder på att denna transkriptionsfaktor krävs för korrekt utveckling av erytroider och megakaryocyter.