Factorul de transcriere PU.1 din familia ets este reclamat in dezvoltarea progenitorillor mieloizi si limfoizi.

Procesele prin care celulele hematopoietice multipotente disting factorul de transcriere specific PU.1 (cunoscut si ca SPI-1) si GATA-1 conduc la dezvoltarea unor linii mieloide (1, 2).

PU.1 este factorul care regleaza expresia multor gene importante in celulele mieloide si limfoide, cu deosebire in celulele B (3).

Gena PU.1 codifica factorul de transcriere din familia Ets, care controleaza expresia multor gene specifice limfocitelor B si macrofagelor. Expresia genei este critica pentru dezvoltarea liniilor limfoide si mieloide deoarece soarecii deficienti in PU.1 arata defecte in dezvoltarea acestor linii. Gena PU.1 este identica cu gena SPI-1 (4). PU.1 este cruciala pentru dezvoltarea mieloida normala, determinand unele evenimente moleculare in dezvoltarea neutrofilelor si macrofagelor, evenimente astfel dependente de acest factor (5).

Reprezentantii unor scoli in domeniu aduc informatii de mare actualitate, care converg intr-o oarecare masura. Noile date vizeaza si alte tipuri celulare, investigatiile urmarind in continuare, inlaturarea unor date contradictorii.

Celulele dendritice reprezinta o populatie heterogena specializata in procesarea si prezentarea antigenilor. Ele deriva atat din precursori mieloizi cat si limfoizi. Progenitorii hematopoietici de la soareci cu gena PU.1 afectata nu pot genera in vitro nivele inalte de MHC clasa a II-a si nici de CD11c integrina, in celule dendritice mieloide.

Celulele dendritice din timusul de soareci deriva din progenitori limfoizi angajati sa evolueze ca limfocite T. La soarecii PU.1 (-/-) celulele TCD4 si TCD8 apar tarziu si in numar mic. Timusul acestor soareci la 10-12 zile postnatal arata prezenta celulelor dendritice. Deci, PU.1 regleaza dezvoltarea populatiilor de celule dendritice derivate din progenitori timici si mieloizi, extinzandu-si astfel rolul in dezvoltarea hematopoietica (6).

 

 

Genele asupra carora actioneaza factorul de transcriere PU.1

Factorul de transcriere specific mieloid si limfoid PU.1 este esential pentru expresia p47phox, o componenta a NADPH-oxidazei din fagocite, formand superoxid. Secventa de cuplare consens PU.1 (GAGGAA) este localizata pe catena necodificanta din pozitia -40 la pozitia -45 legata de startul transcriptional al promotorului p47phox. Mutatii ale nucleotidelor G la -46 si /sau ale nucleotidelor T la -47 reduc expresia PU.1, in timp ce mutantii la -48 nu au efect.

Studii asupra situsului functional PU.1 din promotorul CD18 arata ca mutatiile din nucleotidele G si T la pozitiile -76 si -77 (ce corespund la -46 si -47 din promotorul genei p47phox), reduc cuplarea PU.1 si aproape abolesc actiunea acestuia asupra activitatii promotorului. De aici, concluzia ca nucleotidele care flancheaza imediat situsul consens PU.1

au efecte semnificative asupra aviditatii cuplarii si activitatii PU.1 si ca, de asemenea, aceasta regiune este elementul cis dominant in reglarea expresiei p47phox (7).

IFN-gamma induce transcrierea genelor care codifica p67phox (gena NCF-2) si gp91phox (gena CYBB) in timpul diferentierii monocitelor dar si in cele mature. S-a identificat un element cis NCF2 necesar pentru expresia p67phox indusa de IFN-gamma in cooperare cu PU.1, factor reglator IFN (IRF1). IFN-gamma induce simultan expresia p67phox si gp91phox in timpul raspunsului inflamator. Se subliniaza cooperarea dintre PU.1 si IRF-1 ca un mecanism molecular pentru activarea indusa de IFN-gamma a genelor mieloide implicate in sistemul de aparare a gazdei (8).

Elementul GGAA este specific recunoscut de PU.1 in monocitele THP-1 si de PU.1

si proteina GABP-related in promielocitele U937. Recunoasterea de catre PU.1 nu depinde numai de elementul consens GGAA ci si de secventele de flancare in expresia de transcriere in celulele HeLa, unde coexpresia PU.1 duce la scaderea semnificativa a activitatii promotorului CD11c integrina. Se demonstreaza astfel ca, PU.1 inhiba activitatea acestui promotor prin locul sau de cuplare localizat in situsul major de start transcriptional (PU.1-5’)

Actiunea inhibitorie a PU.1 asupra CD11c este in contrast cu efectul sau reglator pozitiv asupra promotorului genei CD11b si CD18 integrina, contribuind astfel, la expresia diferentiata de reglare a CD11b/CD18 si CD11c/CD18 in timpul extravazarii monocitelor si maturarii lor finale.

Deoarece activitatea transcriptionala a PU.1 se coreleaza cu proliferarea macrofagelor, acest factor ar putea modula transcrierea genei CD11c in acord cu starea proliferativa a celulei (9).

Gelatinaza A din matricea metaloproteinaza joaca un rol cheie in evolutia injuriei glomerulare avand o contibutie majora in aparitia sclerozei glomerulare. Analiza unui element enhancer cis-acting localizat langa regiunea 5’ care flancheaza genele gelatinazei A de la sobolani si om, a identificat un element silentios intre perechile de baze -1903 si -1847 ale regiunii 5’ ce flancheaza gena enzimei de sobolan si secventa silentioasa specifica de cuplare a factorului de transcriere hematopoietic PU.1. Activitatea PU.1 este reclamata la modul absolut pentru expresia activitatii celulelor mezangiale glomerulare transfectate. Proteina PU.1 se gaseste in extractele nucleare ale celulelor mezangiale si contransfectia cu un vector ce exprima PU.1 ridica direct activitatea silentioasa.

Se sugereaza ca exista un model complex al reglarii transcriptionale a genei gelatinazei A si ca celulele mezangiale glomerulare sunt in final derivate din celulele maduvei osoase (10). Se considera astfel ca, membrii familiei ets au loc specific de cuplare pe DNA dincolo de 5’-GGAA –3’ si respectiv 5’GGAA/T3’. Mutatiile induse explica de ce PU.1 tip-salbatec nu recunoaste secventele 5’-GGAT –3’ si in plus argumenteaza recunoasterea lui 5’-GGAA/T-3’ de catre membrii familiei de proteine ets (11).

 

Implicarea lui PU.1 in cancer

Activitatea transcriptionala a factorilor de transcriere este reglata prin fosforilare. Expresia necontrolata si activarea constitutiva a reglatorilor transcriptionali determina boli maligne.

S-a urmarit expresia proteinelor de transcriere PU.1 si C/EBP la pacienti cu leucemie mieloida acuta (AML). Expresia acestora a fost detectata in 61% si respectiv 77% din 90 probe fiind intotdeauna insotite de formele lor fosforilate si nefosforilate. Fosforilarea acestor molecule specifice faciliteaza intelegerea caracteristicilor functionale ale AML (12).

PU.1 este reclamat pentru dezvoltarea normala a multor linii celulare din sange, astfel hiperexpresia ei in celulele eritroide poate conduce la eritroleucemie. Tratarea unei linii de limfocite T imature cu 5-azocitidina duce la expresia transcriptelor PU.1. Expresia tesut- specifica a PU.1 este controlata de structura cromatinei si metilarea DNA, ceea ce poate constitui un mecanism pentru PU.1 in timpul hematopoiezei liniilor celulare specifice.

Dezvoltarea limfocitelor B progreseaza prin stadii discrete caracterizate prin reorganizarea locusurilor Ig din DNA-ul normal, care conduce la transcrierea genelor Ig si la expresia receptorilor antigen ale celulelor B.

Rearanjarea genelor Ig, ale TCR si markerilor de suprafata sunt markeri utili pentru liniile B si T in bolile limfoproliferative. Rearanjarea concomitenta a genelor Ig si TCR (genotip dublu) s-a constatat in majoritatea malignitatilor liniilor limfoide imature, in special in leucemia acuta limfoblastica (ALL) cu celule pre-B. Rearanjarea DNA si a markerilor specifici de suprafata este reglata de cativa factori de transcriere specifici.

Rearanjari ale genei lantului usor kappa al Ig exista in 37% din probele pre–B ALL

si in toate probele de leucemie limfoblastica cronica (LLC) cu celule B. Rearanjarea genei TCR apare in 40% din probele pre -B ALL, dar nu in cele B-LLC. Printre factorii de transcriere asociati celulelor B sunt produsii genelor Pax-5 si E47 care se exprima in ambele tipuri de leucemii.

Gena RAG-1 se exprima in toate probele de pre-B ALL dar nu in cele de B-LLC. Gena oct-2 se exprima in 82% din probele pre-B ALL dar nu in cele de B-CLL. Probele de pre-B ALL care nu exprima gena PU.1 arata o rearanjare semnificativ de inalta a genei TCR-gamma, ceea ce nu se observa in exprimarea genei oct-2. Se sugereaza ca absenta expresiei PU.1 poate duce la promiscuitatea liniilor celulare, in sensul rearanjarii simultane ale genelor Ig si TCR in celulele pre-B din ALL (14).

Interactiunea in vivo intre oncoproteina PU.1 (factor de transcriere din familia ets) si proteina GOOSECOID (GSC) intervine in eritropoieza. Aceasta interactiune este specifica, deoarece GSC nu cupleaza la membrii Fli-1 sau Ets-2 ai familiei ets. Deci, celulele eritroleucemice exprima abilitatea GSC de a se diferentia ca raspuns la cuplarea N-terminal GSC cu PU.1. Domeniul N-terminal al PU.1 estre regiunea recunoscuta de proteina Rb, o gena supresoare de tumori implicata probabil, in diferentierea eritroida

Prin urmare GSC inhiba competitiv cuplarea Rb la PU.1. De aici ideea ca supresia formarii elementelor figurate ale sangelui de catre GSC ar pute fi, cel putin in parte, mediata de cuplarea la PU.1 (15)

Factorul de transcriere Spi-1 numit, cum s-a mentionat, si PU.1 este necesar pentru exprimarea si cuplarea la un promotor minimal, oferind astfel un domeniu esential de activare a transcrierii TAD (transcription activation domain). Pe de alta parte, infectia cu HCMV poate activa puternic IL-1beta si elimina enhancerul. Spi-1 este implicat astfel ca un factor gazda. S-au demonstrat bazele moleculare ale implicarii directe a Spi-1 in activarea HCMV care actioneaza asupra IL-1beta.

Transfectarea celulelor HeLa deficitare in Spi-1 arata necesitatea prezentei acestuia pentru activarea proteinei IE si pentru un promotor mai scurt decat cel reclamat in absenta acesteia. In contrast cu normalul, expresia IL-1beta dependenta de enhancer reclama Spi-1 in mod absolut accelerand domeniul helix-helix (wHTH) DNA-binding si Spi-1 TAD. Expresia IL-1beta in prezenta proteinei IE nu reclama insa Spi-1 TAD care are un rol sinergic. O

singura proteina IE si anume proteina IE2 a citomegalovirusului este critica pentru inductia IL-1beta. In interactiunea proteina-proteina s-a demonstrat ca situsul accelerator wHTH din Spi-1 recruteaza direct IE2. In replica, aceasta se asociaza fizic cu Spi-1 accelerator si necesita integritatea cel putin a unei regiuni IE2. In cosecinta se propune ca din transactivarea IL-1beta rezulta o proteina de ancorare in mecanismul de transactivare in care promotorul IL-1beta leaga wHTH la Spi-1 legat la randul lui de IE2 prevazut cu TAD (16).

 

 

PU.1/SPI-1

(Summary)

The transcription factor PU.1/SPI-1 of ets family is essential for early development of numerous cellular types, among hematopoietic once. It acts on some factors like p47phox, CD18 integrin, gelatinase A and others. Upexpression of PU.1 gene can induce erithroleukemia, but also it express in acute myeloid leukemia (AML), acute lymphoblastic leukemia (ALL) and in chronic lymphoblastic leukemia (LLC) cells.