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CD71/TER119 흐름 cytometric 어세를 사용하여 마우스 Erythroid Progenitors의 제품 식별 및 분석


JoVE 2809 8/05/2011

Department of Pediatrics and Department of Cancer Biology, University of Massachusetts Medical School

직접 갓 수확 마우스 골수, 비장이나 태아의 간장에서 분화 단계 특정 murine erythroid progenitors의과 엽 성의 전구 물질의 식별 및 분자 분석을 위해 흐름 cytometric 방식입니다. 분석은 세포 표면 마커 CD71, Ter119 및 셀 크기에 의존합니다.

Other articles by Merav Socolovsky on PubMed

빈혈증 수용 체의 신호 도메인 Prolactin 수용 체 돌연변이 유 방 상피를 구출

Cytokine 호르몬 prolactin 및 erythropoietin 각각 prolactin 수용 체 (PrlR) 및 수용 체 erythropoietin (EpoR) 그들의 동족 수용 체를 활성화 하 여 조직의 특정 발달 결과 중재. Prlr의 주 함수는 임신과 수 유 중 유선의 개발에는 EpoR 적혈구 형성을 위해 필수적 이다 [오만 디는, C., 그 외 여러분 (1997 년) 유전자 개발. 11, 167-178]. 차별화의 교육적 모델 같은 별개, cytokine 종속 발달 결과 cytokine 수용 체 고유 신호 리니지 관련 유전자의 유도 가져올 결과 제안 합니다. 이 뷰는 우리의 찾는 exogenously 표현된 PrlR 수 EpoR(-/-) erythroid progenitors를 구출 하 고 붉은 혈액 세포로의 분화를 중재 하 여 전했다. 다른 조 혈 계보에서 비슷한 결과 함께이 cytokine 수용 체 hematopoietic 분화에 유익한 역할을 재생 되지 않습니다 제안 했다. 여기, 우리는 이러한 결과 조 혈 시스템에 국한 되지 않습니다 하지만 cytokine 종속 차별화에 보다 일반적인 관련성을 보여줍니다. PrlR(-/-) 유 방 상피의 발달 결함 수용 된 exogenously 표현된 chimeric 체 (prl EpoR) EpoR 막 횡단 및 세포내 도메인에 가입 된 세포 외 도메인 Prlr를 포함 하 여 구출 보여 줍니다. 야생-타입 PrlR 처럼 prl EpoR PrlR(-/-) 유 방 상피에서 alveologenesis 및 우유 분 비를 구출. 이러한 결과, 셀 형식에서 적혈구와 유 방 상피 무관으로 셀, cytokine 수용 체 고용 비슷한, 일반 신호 미리 결정, 조직 관련 차별화 프로그램의 식을 허용 하는 것이 좋습니다.

함께 마우스에서 차별 화를 제어 하는 Rb 및 N-ras 함수입니다

Retinoblastoma 종양 억제 유전자 (Rb)의 제품 세포 증식 제어 하 고 분화를 촉진 수 있습니다. Murine 배아 nullizygous Rb 다 midgestation 결함 세포 주기 조절, apoptosis, 컨트롤과 여러 조직의 터미널 분화에에서 대 한 골격 근육, 신 경계와 렌즈를 포함 하 여. 이전 셀 문화 기반 실험 retinoblastoma 단백질 (pRb) 및 Ras 작동 세포 분화를 제어 하는 일반적인 통로에 제안 했다. 여기 우리 proto-oncogene N ras 생성 murine 배아 N ras 및 Rb 부족을 특성화 하 여 차별화의 Rb 종속 규칙에 참여 하는 가설을 시험 했다. 우리는 N ras의 삭제 구출 Rb, nullizygosity와 관련 된 발달 결함의 독특한 하위 집합 수명의 중요 한 확장의 결과로 보여줍니다. Rb(-/-); N-ras(-/-) 골격 근육은 정상 섬유 밀도, myotube 길이 두께, Rb 불충분 한 배아는 달리. 또한, Rb(-/-); N-ras(-/-) 근육 MCK, 말 근육 관련 유전자의 표현에 복원 하는 표시 하 고이에 Rb(-/-); MyoD transcriptional 활동의 상당한 potentiation와 연결 N-ras(-/-), Rb(-/-) myoblasts 문화에서에 비해입니다. Rb(-/-); 골격 근육의 향상 된 차별화 N-ras(-/-) 배아 Rb 불충분 한 동물에서 볼 수 있듯이 규칙을 폐지 확산 및 apoptosis, 증거에도 불구 하 고 발생 합니다. 우리의 연구 결과 분화와 Rb에 의해 확산의 제어 유전자 분리할 수는 것이 좋습니다.

Ras 마우스 태아 간세포의 분화 Erythroid에서에서 시그널링의 역할: 흐름 소설 문화 Cytometry 기반 시스템 기능 분석

Ras 신호 적혈구에 중요 한 역할을 한다. Erythroid 및 nonerythroid 셀 라인에도 기본 erythroblasts로의 기능은 광범위 하 게 공부 하지만 Ras erythroid 분화에 시그널링의 역할에 관한 기존의 erythroid 콜로 니 형성 단위 (CFU-E) 분석 실험을 사용 하 여 결정적 결과 얻은. 여기 우리는 새로운 문화 시스템 터미널 태아 간 erythroblast 증식과 분화를 지 원하는는 밀접 하 게 erythroid 개발 vivo에서 발생 설명. Erythroid 차별화 흐름 cytometry 분석;에 의해 단계적으로 그리고 양적 모니터링 이 분석 차별화의 다른 단계에 CD71 및 TER119 더블 스테인드 erythroblasts 구별합니다. Erythroid 분화에 신호 Ras의 역할을 연구 하기 다른 h 조-ras 단백질 CFU E progenitors 및 초기 erythroblasts bicistronic retroviral 시스템 및 CFU E 콜로 니 형성에 대 한 그들의 효과의 사용과 표현 했다 되 고 erythroid 차별화 분석 했다. 만 아니라 지배적인 부정적인 h 조-ras, H ras 금하는 CFU E 콜로 니 형성 감소. 새로 개발된 된 시스템에 감염 된 erythroblasts의 분석을 금하는 h 조-ras 블록 터미널 erythroid 차별화 보여주지만, 차별화 된 erythroid 세포의 apoptosis를 말기 홍보를 통해. 오히려, 금하는 h 조-ras CFU E progenitors 및 초기 erythroblasts의 비정상적인 증식을 촉진 하 고 그들의 erythropoietin (Epo) 지원-독립적인 성장.

성인 및 배아 조 혈과 내 피 세포에서 줄기 세포 백혈병 +19 줄기 세포 증강의 유전자 변형 분석

적절 한 transcriptional 규정은 줄기 세포 백혈병 (SCL) 유전자를 포함 하 여 많은 주요 규제 유전자의 생물 학적 기능을 위해 중요 합니다. SCL transcriptional 규제의 체계적인 해 부의 일환으로, 우리가 이전에 5245 bp SCL 18 확인/19 배아 endothelium 배아 및 성인 조 혈 progenitors 및 줄기 세포 (HSCs)를 대상으로 증강. Hematopoietic progenitors 및 줄기 세포를 조작 하기 위한 강력한 도구가 될 것이 증강을 증명 하지만 설계 및 해석 등 유전자 변형 연구의 필요 증강 활동 생체 조건에 대 한 자세한 이해. 이 연구에서 우리는 설명 합니다 18/19 증강은 활성 돛대 전지와 없으며, 성인 endothelium에서. 644-Bp +19 코어 증강 전시 비슷한 시간적 및 공간적 활동 5245 bp 18/19 조각 개발 과정 및 성인 쥐에서. 달리는 18/19 증강 +19 코어 증강 활성 성인 생쥐 인산 가수분해는 진 핵 리포터 유전자 인간 태 반 알칼리 성 효소에 연결 하는 경우에 했다. HSCs, endothelium, 마스트 세포와 없으며 단일 코어 증강의 활동에 그들의 각각의 transcriptional 프로그램 가능한 중복 제안합니다. 또한, thymocytes과 다른 SCL 음수가 셀 종류의 비율에서 활동 SCL 로커 스의 다른 소음 기의 존재를 제안합니다.

빈혈증에 의해 Fas FasL Coexpression의 생체 조건 Erythropoietic 스트레스 응답 하는 동안 Erythroblast 확장 중재

Erythropoietin (Epo) erythropoietic Epor의 수용 체를 통해 hypoxic 스트레스 반응의 주 레 귤 레이 터 이다. 스트레스 반응을 중재 EpoR 신호 크게 알 수 있으며 progenitors는 스트레스 반응의 스펙트럼을 완전히 정의 되지. 여기, 스트레스 반응 Ter119 + CD71highFSChigh 초기 erythroblast 하위 생체 조건 식별 cytometry 사용. 마우스 비장, erythropoietic 보유 기관에에서 조기 erythroblasts 낮은 주파수에 참석 했다 및 골 수에서 동일한 셀 보다 apoptosis의 높은 속도 겪고 있었다. 비장 초기 erythroblasts의 비율이 높은 죽음 수용 체 Fas, 그리고 그 ligand FasL coexpressed. Fas 양성 초기 erythroblasts 훨씬 더 많은 가능성이 동일, Fas 음수가 셀, Fas vivo에서 초기 erythroblast apoptosis 중재 제안 보다 V annexin coexpress 했다. 우리는 erythropoietic 스트레스, erythrocytosis 및 베타-thalassemia를 포함 하 여 여러 마우스 모델 검사. 우리는 그들의 세포 표면에서 Fas 및 FasL 다운 규제와 상관 비장 초기 erythroblasts의 주파수에 극적인 증가 발견. 또한, Epo의 단일 사출 특히 초기 erythroblast Fas 및 FasL mRNA 및 세포 표면 식 억제. 따라서 Fas 및 FasL 적혈구의 부정적인 레 귤 레이 터는. Erythroblast Fas 및 FasL 억제 Epo 중재 vivo에서 erythroblast 확장을 용이 하 게 하는 소설 스트레스 응답 통로 이다.

스트레스 적혈구로 분자 통찰력입니다

초기 적혈구에는 필수적인 역할 뿐만 아니라 호르몬 erythropoietin hypoxic 스트레스에 대 한 erythropoietic 응답 드라이브. 기계 이해 스트레스 적혈구의 여러 임상 설정에 도움이 될 것 이라고 그리고 이해 leukemogenesis에 도움이 있습니다.

FAS에 의해 부정적인 Autoregulation 강력한 태아 적혈구를 중재

조직 개발은 발달 속도 제어 하 고 궁극적인 조직을 결정 하는 신호 네트워크에 의해 규제 대량. 여기에 우리가 현재 소설 계산 알고리즘 규제 피드백 및 개발 erythroid 조직에서 progenitors 사이의 포워드 상호 작용을 식별 하는 데 사용. 알고리즘의 배아 일 12 및 마우스에서 15 사이 레드 셀 progenitors 동적 측정을 사용 합니다. Erythroid 발달 과정을 재현 하 고 외부 물결에 견고성을 부여 하는 세포 상호 작용에 대 한 선택. 이 분석 예측 부정적인 autoregulatory 상호 작용 사이 유사한 성숙 단계의 초기 erythroblasts 발생 합니다. 태아 돌연변이 죽음 수용 체 FAS, 또는 그것의 리간드 FASL, 공부 하 고 in vivo FAS 중재 apoptosis의 비율을 측정 하 여 우리는 FAS 및 FASL 전산 모델에 의해 예측 하는 방식으로 태아 적혈구의 중추적인 네거티브 레 귤 레이 터는 다는 것을 보여줍니다. 좋습니다는 apoptosis erythroid 개발 중재 강력한 항상성 조절 적혈구 성숙에 도달 수 있습니다.

적혈구의 주요 투입 단계 PU.1 및 S 상 진행 간의 상호 억제를 통해 세포 주기 시계와 동기화 합니다

Hematopoietic progenitors 받아야 차별화 여러 세포 분열 주기를 탐색 하는 동안 있지만 그것은 알이 두 프로세스를 결합 하는 여부. 우리는 마우스 태아 간 생체 조건에서 적혈구를 공부 하 여이 질문을 해결. 우리는 세포 표면 CD71 식별 발달의 초기 upregulation S 단계에서 긴밀 하 게 동기화 되는 erythroblasts을 일치 발견. 우리이 내 DNA 복제 하지만 하지 후속 사이클의 정확한 타이밍은 이전에 알려진 빠르고 동시 언 질 전환 구성 된 차별화 스위치에 대 한 필요 하다는 것을 보여줍니다. 빈혈증 의존, erythroid 마스터 transcriptional 귤 GATA-1의 활성화 및 β-globin 로커 스에서 활성 chromatin 구조에 스위치의 발병 포함 됩니다. 특히, S 상 진행은 내가 과민 사이트 DNase 형성에 필요한이 로커 스에서 DNA demethylation에 대 한. Mechanistically, 우리는 S 상 진행이 키 언 질 단계  종속 키 p57(kip2)의 downregulation에 따라 달라 집니다 및 PU.1, 가타-1 함수를 적에 게 downregulation를 발생 보여줍니다. 이러한 연구 결과 따라서 분화, 세포 주기 출구에 알려진된 그들의 기능에 뚜렷한에  종속 kinase 억제제에 대 한 새로운 역할을 강조. PU.1 식과 S 상 진행 간의 상호 억제 "잠금" 중요 한 차별화 이벤트의 정확한 조정 보장 세포 주기 클록 erythroid 차별화 프로그램 "synchromesh" 메커니즘을 제공 합니다 또한, 우리는 소설을 보여.

Immunophilin Aryl 탄 화 수소 수용 체 상호 작용 단백질 (AIP)에 의해 Apoptosis의 발달 제어 Survivin 단백질의 미토 콘 드리 아 수입을 포함 한다

Survivin 다기능 단백질 억제, apoptosis의 세포 분열에 필수적인 역할을 하지만 cytoprotective 속성의 분자 토대는 서 투르 게 이해. 여기에 우리가 그 homozygous aryl 탄 화 수소 수용 체 상호 작용 단백질 (AIP), 삭제 표시 survivin 관련 immunophilin 원인과 배아 치 사 율 쥐에 배아 일별 13.5 14 증가 apoptosis의 초기 erythropoietic progenitors Ter119(-)/CD71(-) cytosolic 및 미토 콘 드리 아 구획의 생체 조건에 식을 survivin의 손실. 재조합 형 단백질을 사용 하 여 가져오기 분석 실험, AIP 직접 하지 미토 콘 드리 아를 가져온 고 apoptosis를 억제 하지 못했습니다 했다는 AIP를 바인딩할 수 없습니다 1-141 돌연변이 survivin의 안티-apoptotic 기능 활성화 미토 콘 드리 아, survivin의 가져오기 중재. Survivin의 미토 콘 드리 아 가져오기 AIP 감독 세포 분열에는 영향을 미치지 않았다 하 트는 막 횡단 잠재력의 독립 하 고 열 충격 단백질 90 (Hsp90) 보호자를 필요로 하지 않았다 cytosolic factor(s) 일반 세포에 존재에 의해 저해 되었다. 반면에 아무런 영향을 미치지 했다 tom70의 입을 shRNA 최저의 미토 콘 드 리아 가져오기 수용 체 tom20의 survivin과 민감하게 종양 세포 apoptosis, 미토 콘 드 리아 가져오기 폐지. 따라서, AIP Tom20 인식 survivin의 미토 콘 드리 아 수입을 중재 하 여 개발 및 암 세포 생존에 기여 한다.

Fas에 의해 부정적인 Autoregulation 성인 적혈구를 안정화 하 고 스트레스 응답을 가속 한다

적혈구는 안정적인 보통 및 조직 산소 기저 상태에서 빈 혈, 혈액 손실 또는 높은 고도에 레드 셀 생산을 가속 스트레스 응답을 탑재 하는 동안 유지 됩니다. 따라서, 조직 hypoxia erythroid progenitors과 erythropoietic 율의 증가 자극 하는 호르몬 erythropoietin (Epo)의 분 비를 증가 시킵니다. 그러나,를, Epo 반응 progenitors 레드 셀에 성숙 되기 전에 여러 셀 분할 경과 해야 합니다. 이 내재 된 지연은 줄이기 위해 적혈구의 안정성 및 스트레스에 대 한 응답 속도를 예상 된다. 여기 우리가 이러한 효과 상쇄 하는 데 도움이 하는 메커니즘을 식별 합니다. 우리는 최근에 비장 초기 erythroblasts 'EryA'는 부정적인 죽음 수용 체 Fas, 그리고 그 ligand FasL co-expressing에 의해 그들의 자신의 생존 규제 보였다. 여기 우리는 Fas 또는 면역 결핍 배경으로 Fas 결핍과 관련 된 자가 면역 증후군을 피하기 위해 사육 하는 FasL 마우스 돌연변이 공부 했다. 돌연변이 쥐 높은 보통, 낮은 혈 청 Epo, 비장 erythroid progenitors, Fas 부정적인 전체 동물의 수준에서 적혈구 조절 제안 수가 증가 했다. 또한, Fas 중재 autoregulation 안정화 비장 초기 erythroblast 풀의 크기 때문에 돌연변이 생쥐 했다 일치 컨트롤 마우스 보다 훨씬 더 가변 EryA 풀. 예기치 않게, 생쥐 Epo 주사 또는 산소 환경에서 erythropoietic 속도의 증가 뿐만 아니라 부정적인 레 귤 레이 터, 높은 Epo vivo에서에 대 한 응답 EryA 및 ProE progenitors 확장 손실 불구 지연 크게 돌연변이 생쥐. 이 Fas 중재 autoregulation 그 가속 스트레스 erythropoietic 응답 나왔다. 따라서, 비장 erythropoietic 조직 내 부정적인 autoregulation Fas 중재 키 동적 기능 스트레스 반응을 가속화 하는 동안 기저 상태에서 erythroid 항상성 유지를 전체적으로 erythropoietic 네트워크의 작동을 최적화 합니다.

In Vivo 마우스 적혈구 중 글로벌 DNA Demethylation입니다

포유류 게놈에 있는 5'-포장 소비재-3' 그는 자주 갠 transcriptional 입을. 게놈 넓은 demethylation pre-implantation 배아와 원시 생식 세포에서 개발 하는 동안 두 번만 발생 하는 것 생각 된다. 이러한 demethylation 이벤트 뒤에 드 노 보 메 틸 화, 개발을 통해 상속 및 조직 관련 loci에만 수정 패턴을 설정 합니다. 우리는 DNA 메 틸 화를 게놈 규모 감소 표현 황산 시퀀싱 (RRBS)를 사용 하 여 마우스 erythroblasts vivo에서 차별화에 공부 했다. Demethylation erythroid 특정 β globin 로커 스에서 가장 게놈 요소에 글로벌 DNA demethylation와 일치 했다. 글로벌 demethylation는 차별화 하 고 신속 하 게 필요한 DNA 복제를 통해 연속. 따라서, DNA demethylation 세계적으로 체세포 차별화, 개발 및 질병의 연구에 대 한 실험 모델을 제공 하는 동안 발생할 수 있습니다.

동적 응답 Bcl XL 및 Bim Erythropoietic 생존 통로의 Vivo를 대조

생존 (EpoR) erythropoietin (Epo) 수용 체에 의해 신호 hypoxic 스트레스에 적혈구 및 그 가속에 필수적 이다. 몇 가지 분명히 중복 EpoR 생존 경로 시험관, in vivo 기능 전문화 그들의 가능성을 제기 발견 했다. 여기 두 erythroblast 생존 경로 생체 조건에 대 한 두 개의 다른 응답 역학을 식별 하기 위해 hypoxic 환경 및 β-thalassemia를 포함 하 여 급성 및 만성 스트레스의 마우스 모델을 사용 했습니다. Antiapoptotic 단백질 bcl-x(l)의 유도 급속 한 하지만 과도, proapoptotic 단백질 Bim의 억제는 느린 하지만 영구. 그러나 감각 적응과 마찬가지로,, Bcl-x(L) 통로 "재설정," 만성 스트레스 자극에 겹쳐 급성 스트레스에 새로 응답할 수 있도록 합니다. 둘 다 EpoR 원심 세포질 도메인 요구 "노크에서" 마우스 Bcl-x(L) 응답에서 적응의 업스트림 레 귤 레이 터 stat5의 적응 때문에 발생 합니다 우리가 발견 돌연변이 Epors을 표현 하는 모델을 사용 하 여. 우리는 생존 경로 표시 이전에 뜻밖된 기능 전문화 스트레스 반응의 급성 및 만성 단계에 대 한 결론. 급성 스트레스, 느린 때까지 "중지-격차"를 제공 하는 Bcl-x(L) 유도 하지만 영구 경로 활성화 됩니다. 또한, bcl-x(l)의 pathologic 상승 myeloproliferative 질병 메커니즘에 대 한 의미와 함께 장애 적응의 결과 수 있습니다.

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