EKLF在紅血球分化過程中對Tal1/SCL的調控

Abstract

紅血球是哺乳類動物胚胎發育時期首先形成的細胞，在胚胎時期供給個體所需的氧氣，其分化與成熟對個體的生存是必需的。Erythroid Kruppel-like Factor ( EKLF )是一個表現在紅血球細胞中的轉錄因子，目前已知會在小鼠胚胎發育後期啟動成人時期β-globin (βmaj及βmin)的表現, 並且抑制胎兒時期β-like globin的表現(βh1及εy), 藉此機制達成成人與胎兒時期β-like globin的轉換。以蛋白質結構而言，EKLF會藉由它在C端的三個鋅手指辨認並且結合到它的保守性DNA序列CACCC，藉此調控下游基因的表現。而除了調控β-like globin的表現以外，近幾年的研究更發現EKLF在紅血球分化與成熟的過程中扮演重要的角色，但詳細的分子機制目前還未明瞭。Tal1 ( SCL ) 是另一個與造血功能相關的轉錄因子，目前研究指出它對紅血球的分化與成熟是亦是必需的。以蛋白質結構而言，它是藉由它的bHLH domain與下游基因的啟動子結合並進一步啟動下游基因的表現。為了探討EKLF是藉由何種機制促進紅血球的分化與成熟，我們利用microarray的技術分析Eklf基因剔除小鼠的胚胎在受精後第14.5天的肝臟細胞中，基因表現的情形；結果發現在基因剔除小鼠中，Tal1 mRNA的表現量相較於wild-type小鼠而言有明顯的下降。此外，我們也利用ChIP-chip的技術去找尋Wild-type小鼠中EKLF結合到哪些下游基因的啟動子，結果發現EKLF會結合到Tal1基因的啟動子區域。這些結果暗示著EKLF可能會直接調控Tal1基因並且促進其表現。而利用Real-time PCR及ChIP-PCR的實驗再次確認上述結果，也得到同樣的結論。在得到這些初步結果之後，我們進一步在老鼠紅血球細胞株 (murine erythroleukemia cell, MEL)中進行功能獲得性實驗(gain-of-function study), 由此實驗中我們進一步發現，外加EKLF會造成Tal1 mRNA的表現量上升。此外，在功能缺失性實驗(loss-of-function study)中，我們發現EKLF表現量下降後，Tal1基因的表現也有顯著下降。總結而言，目前的實驗結果暗示著EKLF位於Tal1的上游促進其表現，並且藉由這個調控方式促進紅血球的分化與成熟。

Erythropoiesis is a complex multi-step process that begins with megakaryocytic/erythroid (MEP) progenitors derived from the pluripotent hematopoietic stem cells (HSCs) then terminates with the production of erythrocytes (RBCs). Erythroid Kruppel-like factor, EKLF is essential for the activation of the adult