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. --- 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.
Jaka jest rola specyficznej dla lizyny demetylazy 1 (LSD1) w hematopoezie?
LSD1 jest centralnym regulatorem hematopoetycznych komórek macierzystych i progenitorowych. Znokautowanie LSD1 (LSD1-kd) zwiększyło liczbę progenitorów poprzez wzmocnienie ich zachowań proliferacyjnych. LSD1-kd doprowadził do rozległej ekspansji progenitorów granulomonocytarnych, erytroidalnych i megakariocytarnych. W przeciwieństwie do tego, terminalna granulopoeza, erytropoeza i produkcja płytek krwi zostały 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. Pozaszpikowa hematopoeza śledziony przyczyniła się do odwrócenia fenotypu, 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, że LSD1-kd znosi autoregulację Gfi1b-negatywną poprzez skrzyżowanie LSD1-kd z myszami Gfi1b:GFP. Istnieje również epigenetyczna regulacja różnicowania hematopoetycznego przez Gfi-1 i Gfi-1b, w której pośredniczą kofaktory CoREST i LSD1. Krótka izoforma Gfi-1B kontroluje różnicowanie erytroidalne poprzez rekrutację kompleksu LSD1-CoREST poprzez dimetylację jego domeny SNAG. Domena enzymatyczna LSD1 odgrywa ważną rolę w hamowaniu kierowanej przez TAL1 transkrypcji reportera GAL4 połączonego z minimalnym promotorem kniazy tymidynowej. Co więcej, związane z TAL1 LSD1, HDAC1 i ich aktywność enzymatyczna są koordynowane w dół podczas wczesnych faz różnicowania erytroidalnego. Zgodnie z szybkimi zmianami kompleksu korepresorowego TAL1 podczas różnicowania, TAL1 rekrutuje LSD1 do wyciszonego promotora p4.2 w niezróżnicowanych, ale nie w zróżnicowanych komórkach mysiej erytroleukemii (MEL). Znokautowanie LSD1 za pomocą ShRNA w komórkach MEL spowodowało derepresję genu docelowego TAL1, któremu towarzyszył wzrost dimeH3K4 w regionie promotora. Wydaje się więc, że demetylaza lizyny histonowej LSD1 może negatywnie regulować transkrypcję, w której pośredniczy TAL1, a dynamiczna regulacja kompleksu LSD1/HDAC1 związanego z TAL1 może determinować początek programów różnicowania erytroidalnego. Ponadto wykazano, że RUNX1 jest częścią dużego kompleksu czynników transkrypcyjnych, wraz z LDB1, GATA1, TAL1 i ETO2 w komórkach erytroidalnych. RUNX1 oddziałuje z LSD1 i MYEF2 w komórkach erytroidalnych. MYEF2 jest związany w niezróżnicowanych komórkach i jest tracony podczas różnicowania, podczas gdy LSD1 jest związany w zróżnicowanych komórkach. Wreszcie, LSD1 uczestniczy również w trans-represyjnym działaniu SALL4. W oparciu o testy lucyferazy, domena oksydazy aminowej LSD1 jest ważna w hamowaniu transkrypcji reporterowej za pośrednictwem SALL4. W świeżo wyizolowanych szpikach kostnych dorosłych myszy, zarówno białka SALL4, jak i LSD1 ulegają preferencyjnej ekspresji w niezróżnicowanych komórkach progenitorowych i kolokalizują się w jądrach. Dalsze sekwencyjne testy immunoprecypitacji chromatyny potwierdziły, że te dwa czynniki mają te same miejsca wiązania w regionach promotorowych ważnych hematopoetycznych genów regulatorowych, w tym EBF1, GATA1 i TNF.