TAL1/SCL (zwany dalej TAL1) jest krytycznym czynnikiem transkrypcyjnym wymaganym do hematopoezy, w której hematopoetyczne komórki macierzyste angażują się i różnicują się do różnych linii. Podczas tego procesu transkrypcja wielu genów genów jest włączana i wyłączana częściowo przez mechanizmy epigenetyczne. Ostatnio wykazano, że TAL1 wykazano, że w różny sposób rekrutuje LSD1 i inne kompleksy modyfikujące histony w celu regulacji genów docelowych. Tutaj skupiamy się przede wszystkim na mechanizmach epigenetycznych które są regulowane przez TAL1 podczas normalnej i złośliwej hematopoezy. Omawiamy jak różne enzymy modyfikujące histony są rekrutowane przez TAL1 i jak te aktywność enzymatyczna pośredniczy w aktywującej lub represyjnej funkcji TAL1. Wreszcie, dalej badamy możliwe mechanizmy, za pomocą których rozregulowanie rekrutacji i aktywności enzymów modyfikujących histony przyczyniają się do leukemogenezy. --- TAL1/SCL jest onkogenem specyficznym dla układu krwiotwórczego, a jego aktywność jest regulowana przez związane z nim koaktywatory transkrypcyjne i korepresory. Dysregulacja aktywności TAL1 została powiązana z leukemogenezą komórek T. Jednakże, pozostaje niejasne, w jaki sposób interakcje między TAL1 i korepresorami a koaktywatorami są odpowiednio regulowane. Tutaj donieśliśmy, że fosforylacja za pośrednictwem kinazy białkowej A (PKA) reguluje interakcję TAL1 z demetylazą specyficzną dla lizyny (LSD1), która usuwa grupę metylową z metylowanej Lys 4 na ogonach histonu H3. Fosforylacja seryny 172 w TAL1 specyficznie destabilizuje interakcję TAL1-LSD1 prowadząc do hipermetylacji promotora H3K4 i aktywacji docelowych genów, które zostały zahamowane w prawidłowej i złośliwej hematopoezie. Zablokowanie TAL1 lub LSD1 prowadziło do derepresji genów docelowych TAL1 w ostrej białaczce limfoblastycznej T-komórkowej (T-cell acute białaczki limfoblastycznej (T-ALL) Jurkat, której towarzyszy podwyższenie metylacji promotora H3K4. Podobnie, leczenie aktywatorem PKA forskoliną spowodowało derepresję genów docelowych poprzez zmniejszenie jego interakcji z LSD1 podczas gdy inhibitor PKA H89 tłumi je poprzez tłumienie poziomów metylacji H3K4. Zgodnie z podwójną rolą TAL1 w transkrypcji, LSD1 związany z TAL1 jest zmniejszona, podczas gdy rekrutacja hSET1 jest zwiększona w miejscach docelowych TAL1 podczas różnicowania erytroidalnego. Procesowi temu towarzyszy dramatyczny wzrost metylacji metylacji H3K4. W ten sposób nasze dane ujawniły nową interakcję między fosforylacją PKA fosforylacją i regulacją epigenetyczną za pośrednictwem TAL1, która reguluje programy transkrypcji i różnicowania hematopoetycznego podczas hematopoezy i leukemogenezy. --- Białko komórek macierzystych SALL4 odgrywa kluczową rolę w hematopoezie poprzez regulację losu komórek. los komórek. W prymitywnych prekursorach hematopoetycznych aktywuje lub hamuje ważne geny poprzez rekrutację różnych czynników epigenetycznych, takich jak DNA metylotransferazy DNA i deacylazy histonów. Tutaj pokazujemy, że LSD1, demetylaza lizyny histonowej demetylaza lizyny histonowej, również uczestniczy w trans-represyjnych efektach SALL4. W oparciu o testy lucyferazy, domena oksydazy aminowej LSD1 jest ważna w hamowaniu transkrypcji reporterowej za pośrednictwem SALL4. W świeżo wyizolowanych dorosłych szpiku kostnym myszy, zarówno białka SALL4, jak i LSD1 ulegają preferencyjnej ekspresji w niezróżnicowanych komórkach progenitorowych i kolokalizują się w jądrach komórkowych. Dalej sekwencyjny test immunoprecypitacji chromatyny potwierdził, że te dwa czynniki dzielą te same miejsca wiązania w regionach promotorowych ważnych hematopoetycznych genów regulatorowych, w tym hematopoetycznych, w tym EBF1, GATA1 i TNF. Ponadto, badania z obu i utraty funkcji ujawniły, że SALL4 dynamicznie kontroluje poziomy wiązania poziomy wiązania LSD1, któremu towarzyszy odwrotnie zmieniony histon 3 dimetylowanej lizyny 4 w tych samych regionach promotorowych. Wreszcie, za pośrednictwem shRNA LSD1 w hematopoetycznych komórkach prekursorowych skutkowało zmienioną ekspresją genu SALL4 i zwiększoną aktywność komórkową. Tak więc, nasze dane ujawniły, że demetylaza histonowa LSD1 może negatywnie regulować transkrypcję, w której pośredniczy SALL4 transkrypcję, a dynamiczna regulacja czynników epigenetycznych związanych z SALL4 kooperatywnie moduluje wczesną proliferację prekursorów hematopoetycznych. --- Gfi-1 i Gfi-1b są homologicznymi represorami transkrypcji zaangażowanymi w różne kontekście rozwoju, w tym hematopoezy i onkogenezy. Represja transkrypcyjna przez białka Gfi wymaga konserwatywnej domeny SNAG. Aby wyjaśnić funkcję białek Gfi, oczyściliśmy kompleksy Gfi-1b i zidentyfikowaliśmy oddziałujące białka. oddziałujące białka. Wśród nich wyróżniają się korepresor CoREST, demetylaza histonów demetylaza histonów LSD1 oraz HDAC 1 i 2. CoREST i LSD1 wiążą się z Gfi-1/1b poprzez domenę represyjną SNAG. Gfi-1b dalej rekrutuje te kofaktory do większości promotorów genów docelowych in vivo. Zahamowanie CoREST i LSD1 zaburza różnicowanie komórek erytroidalnych, megakariocytarnych i granulocytarnych, a także pierwotnych komórek a także pierwotnych progenitorów erytroidalnych. Zubożenie LSD1 derepresjonuje cele Gfi we wzorcach specyficznych dla linii, czemu towarzyszy zwiększona metylacja histonu 3 lizyny 4 w odpowiednich promotorach. Ogólnie rzecz biorąc, pokazujemy, że chromatyna białka regulacyjne CoREST i LSD1 pośredniczą w represji transkrypcji przez białka Gfi białka. Ograniczone liniowo rozmieszczenie tych kofaktorów poprzez interakcję z białkami Gfi kontroluje różnicowanie hematopoetyczne. --- Niedawna identyfikacja mutacji germinalnych i somatycznych w BAP1, jak również w wielu członkach rodziny genów ASXL (dodatkowych grzebieni płciowych) ma podkreśliła rolę tych białek w różnorodnych funkcjach biologicznych. funkcji biologicznych. Zróżnicowana liczba możliwych funkcji została wcześniej przypisana ASXL1 w kontekstach niehematopoetycznych, w tym fizyczną kooperatywność z Tutaj omawiamy nowe dowody na niezależną od BAP1 funkcję ASXL1 w regulacji histonów. ASXL1 w regulacji metylacji lizyny 27 histonu H3 poprzez interakcje z kompleksem represyjnym Polycomb 2 (PRC2). BAP1, zlokalizowana w jądrze deubiquitinase, wykazano, że oddziałuje z wieloma białkami, w tym ASXL1 i / lub ASXL2, ale funkcjonalne znaczenie tej interakcji pozostało pozostawało nieuchwytne. Tutaj podkreślamy ostatnie prace ujawniające krytyczną funkcję BAP1 w ograniczaniu mielopoezy i regulacji hematopoetycznych komórek macierzystych hematopoetycznych komórek macierzystych. Dane te dostarczają dowodów na to, że BAP1 i ASXL1 funkcjonują jako nowa klasa supresorów nowotworów. klasa supresorów nowotworów w nowotworach szpiku. BAP1 działa poprzez wpływ na stabilność czynnika komórek gospodarza-1 i O-GlcNAcylację, a ASXL1 wpływa na potranslacyjne modyfikacje histonów poprzez interakcję z PRC2. Przyszłe badania nad mechanizmem transformacji w wyniku utraty BAP1 i ASXL1 mogą zaowocować nowymi podejściami terapeutycznymi do leczenia nowotworów hematologicznych. nowotworów hematologicznych. --- Tutaj opisujemy, że specyficzna dla lizyny demetylaza 1 (Lsd1/KDM1a), która demetyluje histon H3 na Lys4 lub Lys9 (H3K4/K9), jest niezbędnym epigenetycznym regulatorem różnicowania hematopoetycznego. Integracyjna analiza genomiczna analiza, łącząca globalną zajętość Lsd1, ogólnogenomową analizę jego substratów substratów monometylacji i dimetylacji H3K4 oraz ekspresji genów profilowanie, ujawnia, że Lsd1 hamuje ekspresję genów hematopoetycznych komórek macierzystych i progenitorowych (HSPC) programy ekspresji genów podczas różnicowania hematopoetycznego. Odkryliśmy że Lsd1 działa w miejscach startu transkrypcji, a także w regionach wzmacniających. Utrata Lsd1 była związana ze zwiększoną metylacją H3K4me1 i H3K4me2 na genach HSPC i derepresją genów. i derepresją genów. Brak pełnego wyciszenia genów HSPC upośledzał różnicowanie hematopoetycznych komórek macierzystych, a także dojrzałych linii komórek krwi. dojrzałych komórek krwi. Podsumowując, nasze dane wskazują, że Lsd1 pośredniczy w jednoczesnej represja aktywności wzmacniacza i promotora genów komórek macierzystych i progenitorowych jest kluczowym mechanizmem epigenetycznym wymaganym do prawidłowego dojrzewania krwiotwórczego. DOI:http://dx.doi.org/10.7554/eLife.00633.001. --- Demetylaza 1A specyficzna dla lizyny (K) (LSD1/KDM1A) została zidentyfikowana jako potencjalny cel terapeutyczny w nowotworach litych. potencjalny cel terapeutyczny w nowotworach litych, a ostatnio w ostrej białaczce szpikowej. białaczce szpikowej. Jednak potencjalne skutki uboczne terapii hamującej LSD1 pozostają nieuchwytne. Tutaj pokazujemy, z nowo ustanowionym warunkowym modelem in vivo knockdown, że LSD1 reprezentuje centralny regulator hematopoetycznych komórek macierzystych i progenitorowych. i komórek progenitorowych. LSD1 knockdown (LSD1-kd) zwiększył liczbę progenitorów poprzez zwiększając ich zachowanie proliferacyjne. LSD1-kd doprowadziło do rozległej ekspansji progenitorów granulomonocytarnych, erytroidalnych i megakariocytarnych. W przeciwieństwie do tego, terminalna granulopoeza, erytropoeza i produkcja płytek krwi były poważnie zahamowane. Jedynym wyjątkiem była monopoeza, która była promowana przez niedobór LSD1 . Co ważne, wykazaliśmy, że granulocytopenia krwi obwodowej, monocytoza, niedokrwistość i małopłytkowość były odwracalne po zakończeniu LSD1-kd zakończenie. Pozaszpikowa hematopoeza śledzionowa przyczyniła się do fenotypowej a populacje progenitorowe pozostały rozszerzone. LSD1-kd był związany z regulacją w górę kluczowych genów hematopoetycznych, w tym Gfi1b, Hoxa9 i Meis1, które są znanymi regulatorami przedziału HSC/progenitor. Wykazaliśmy również wykazaliśmy, że LSD1-kd uchylił autoregulację Gfi1b-negatywną poprzez skrzyżowanie LSD1-kd z myszami Gfi1b:GFP. Podsumowując, nasze odkrycia wyróżniają LSD1 jako krytyczny regulator hematopoezy i wskazuje na poważne, ale odwracalne skutki uboczne skutki uboczne terapii ukierunkowanej na LSD1.
Czy specyficzna dla lizyny demetylaza 1 (LSD1) jest krytycznym regulatorem hematopoezy?
Tak. Demetylaza 1 specyficzna dla lizyny ogranicza proliferację progenitorów hematopoetycznych i jest niezbędna do końcowego różnicowania progenitorów erytroidalnych, granulomonocytarnych i megakariocytarnych.