Blood：单细胞分析揭示调控红细胞分化的血红素-GATA1反馈回路
2019-01-02 MedSci MedSci原创
中心点：在早期红细胞生成过程中，血红素迅速上调核糖体蛋白基因，以确保有足够的核糖体可用于球蛋白翻译。随后，血红素下调GATA1、GATA1靶基因和有丝分裂梭形基因，使红细胞分化得以正常终止。摘要：红细胞发生是一个复杂的、动态的、受严格调控的过程，产生所有的成熟红细胞。为了解该过程，Raymond T. Doty等人绘制了单细胞水平的野生型、红细胞生成素处理的和Flvcr1敲除的小鼠的造血祖细胞的发
中心点：
在早期红细胞生成过程中，血红素迅速上调核糖体蛋白基因，以确保有足够的核糖体可用于球蛋白翻译。
随后，血红素下调GATA1、GATA1靶基因和有丝分裂梭形基因，使红细胞分化得以正常终止。
摘要：
红细胞发生是一个复杂的、动态的、受严格调控的过程，产生所有的成熟红细胞。为了解该过程，Raymond T. Doty等人绘制了单细胞水平的野生型、红细胞生成素处理的和Flvcr1敲除的小鼠的造血祖细胞的发育轨迹。
重要的是研究人员运用了一种新的方法，即将每个细胞的表面蛋白的数量与其总转录本联系起来。敲除Flvcr1导致细胞内血红素高水平，有助于研究血红素的调节环路。
研究人员发现在早期红系细胞（CD71+Ter119neg-lo）中，血红素可增加核糖体蛋白转录；表明血红素除了可上调球蛋白的转录和翻译之外，还可确保有足够的核糖体供给球蛋白合成。在晚期红系细胞（CD71+Ter119lo-hi）中，血红素下调GATA1、GATA1靶基因和有丝分裂梭形基因的表达。
上述变化发生迅速。比如，在以人类骨髓红系细胞进行的验证实验中，核糖体蛋白转录和蛋白增加，与GATA1转录和蛋白减少，均发生了用ALA扩增内源性血红素合成的15-30分钟内。
由于GATA1可激活血红素合成，GATA1和血红素一起介导红细胞的成熟，血红素又可终止GATA1的合成，本研究揭示了GATA1-血红素自调节回路，提示GATA1和血红素是红细胞正常分化过程的共同主调控因子。此外，鉴于过量血红素可放大核糖体蛋白失衡、过早降低GATA1和影响有丝分裂，本研究或可解释Diamond Blackfan贫血和del（5q）骨髓发育不良的无效造血，并说明为什么这些贫血都是巨红细胞性贫血，为什么携带GATA1突变的儿童会有DBA样的临床表型。
原始出处：
Raymond T. Doty,et al.Single cell analyses demonstrate that a heme - GATA1 feedback loop regulates red cell differentiation. Blood 2018 :blood-2018-05-850412; doi: https://doi.org/10.1182/blood-2018-05-850412
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