The role of transcription factors PU.1 and GATA-1 during leukemia differentiation

Abstract

Hematopoiesis is coordinated by a complex regulatory network of transcription factors among them PU.1 (Spi1, Sfpi1) and GATA-1 represent key molecules. GATA-1 and PU.1 bind each other on DNA to block each others transcriptional programs to prevent development of undesired lineage during hematopoietic commitment. Murine erythroleukemia (MEL) cells, transformed erythroid precursors that are blocked from completing the late stages of erythroid differentiation, co-express GATA-1 and PU.1 and as my and others data document, are able to respond to molecular removal (down-regulation) of PU.1 or addition (up-regulation) of GATA-1 by inducing terminal erythroid differentiation. We provide novel evidence that downregulation of GATA-1 or upregulation of PU.1 induces incompletely differentiation into cell cycle arrested monocytic-like cells. Furthermore, PU.1- dependent transcriptome is negatively regulated by GATA-1 in MEL cells, including CCAAT/enhancer binding protein alpha (Cebpa) and Core-binding factor, beta subunit (Cbfb) that encode additional key hematopoietic transcription factors. Chromatin immunoprecipitation and reporter assays identified PU.1 motif sequences near Cebpa and Cbfb that are co-occupied by PU.1 and GATA-1 in the leukemic blasts. Furthermore, transcriptional regulation of these loci...

Hematopoéza neboli krvetvorba je proces regulovaný transkripčními faktory, mezi nimiž hrají klíčovou roli molekuly PU.1 (Spi1, Sfpi1) a GATA-1. GATA-1 a PU.1 se mohou na DNA vzájemně vázat a blokovat tím své transkripční programy. Myší erytroleukemické buňky (MEL) jsou transformované erytroidní prekurzory zablokované v pokročilejším stádiu erytroidní diferenciace, současně exprimují PU.1 i GATA-1 a lze u nich navodit erytroidní diferenciaci snížením hladiny PU.1 či zvýšení hladiny GATA-1 v jádře. Ve své práci ukazuji, že v MEL buňkách je PU.1 dependentní transkriptom negativně regulovaný pomocí GATA-1. Tuto represi a následně možnou derepresi podrobněji popisuji na genech Cebpa a Cbfb, které kódují další důležité hematopoetické transkripční faktory. Pomocí chromatinové imunoprecipitace a reportérových esejí jsme identifikovali vazebné sekvence DNA pro vazbu PU.1 na genech Cebpa a Cbfb, na nichž jsme v leukemických blastech detekovali současně faktory PU.1 i GATA-1. Regulace transkripce těchto genů manipulací hladiny PU.1 a GATA- 1 zahrnuje kvantitativní změny úrovně acetylace H3K9, známky transkripčně aktivního chromatinu. Data jsou podpořena experimenty ukazujícími, že signifikantní derepresi genů Cebpa a Cbfb lze v MEL buňkách dosáhnout jak aktivací PU.1, tak i inaktivací GATA-1. Má disertační...