Il midollo osseo transcriptome

Transcriptome analisi del midollo osseo possono essere visualizzati per quanto riguarda la specificità e la distribuzione del trascritto di molecole di mRNA (Figura 1). La specificità illustra il numero di geni con espressione elevata o non elevata nel midollo osseo rispetto ad altri tessuti., L’espressione elevata include tre tipi di sottocategoria di espressione elevata:

• Tessuto arricchito: almeno quattro volte più alto livello di mRNA nel midollo osseo rispetto a qualsiasi altro tessuto.
• Gruppo arricchito: almeno quattro volte più alto livello medio di mRNA in un gruppo di 2-5 tessuti rispetto a qualsiasi altro tessuto.
• Aumento del tessuto: livello di mRNA almeno quattro volte superiore nel midollo osseo rispetto al livello medio in tutti gli altri tessuti.,

La distribuzione, d’altra parte, visualizza quanti geni hanno, o non hanno, livelli rilevabili (NX≥1) di molecole di mRNA trascritte nel midollo osseo rispetto ad altri tessuti. Come evidente nella Tabella 1, tutti i geni elevati nel midollo osseo sono classificati come:

• Rilevato in singolo: Rilevato in un unico tessuto
• Rilevato in alcuni: Rilevato in più, ma meno di un terzo dei tessuti
• Rilevato in molti: Rilevata in almeno un terzo, ma non tutti i tessuti
• Rilevato in tutti: Rilevato in tutti i tessuti

Figura 1. (A) La distribuzione di tutti i geni nelle cinque categorie in base alla specificità della trascrizione nel midollo osseo e in tutti gli altri tessuti. (B) La distribuzione di tutti i geni attraverso le sei categorie, sulla base di transcript detection (NX?1) nel midollo osseo e in tutti gli altri tessuti.

Come mostrato nella Figura 1, 534 geni mostrano un certo livello di espressione elevata nel midollo osseo rispetto ad altri tessuti., Le tre categorie di geni con espressione elevata nel midollo osseo rispetto ad altri organi sono mostrate nella Tabella 1. Nella Tabella 2 sono definiti i 12 geni con il più alto arricchimento nel midollo osseo.

Tabella 1. Numero di geni nelle categorie suddivise di espressione elevata nel midollo osseo.,div id=”e942bc20a8″>53

72 10 135 Tissue enhanced 7 83 181 99 370 Total 9 150 262 113 534

Table 2., I 12 geni con il più alto livello di espressione arricchita nel midollo osseo. “Distribuzione tissutale” descrive il rilevamento della trascrizione (NX?1) nel midollo osseo e in tutti gli altri tessuti. “mRNA (tessuto)” mostra il livello di trascrizione nel midollo osseo come valori NX. “Tissue specificity score (TS)” corrisponde al cambiamento di piega tra il livello di espressione nel midollo osseo e il tessuto con il secondo livello di espressione più alto.,

Gene	Description	Tissue distribution	mRNA (tissue)	Tissue specificity score
CTSG	cathepsin G	Detected in many	450.3	19
OR10Z1	olfactory receptor family 10 subfamily Z member 1	Detected in single	12.,1	17
DEFA1B	defensin alpha 1B	Detected in some	734.0	15
MPO	myeloperoxidase	Detected in some	315.2	15
GYPA	glycophorin A (MNS blood group)	Detected in some	56.,9	9
RHAG	Rh associated glycoprotein	Detected in many	54.1	9
ELANE	elastase, neutrophil expressed	Detected in many	244.3	8
HBB	hemoglobin subunit beta	Detected in all	3646.,7	7
DEFA1	defensin alpha 1	Detected in some	825.5	7
DEFA4	defensin alpha 4	Detected in some	245.5	7
AZU1	azurocidin 1	Detected in some	238.2	7
HBD	hemoglobin subunit delta	Detected in many	233.,7	7

Proteina espressione di geni elevati nel midollo osseo

l’analisi In profondità l’elevata geni nel midollo osseo utilizzando l’anticorpo proteina a base di profilazione permesso di visualizzare il pattern di espressione di queste proteine.

L’elenco dei geni elevati (n=534) è ben in linea con la funzione del midollo osseo, in quanto include una sovrarappresentazione delle proteine associate alla risposta immunitaria, alla migrazione dei leucociti e alla respirazione., Tra i geni con il più alto livello di espressione arricchita nel midollo osseo (Tabella 2), cinque codificano proteine con funzioni note nei neutrofili e nei monociti (AZU1, CTSG, DEFA4, ELANE e MPO). Altre due proteine elevate sono codificate nei linfociti (DEFA1, DEFA1B) e quattro geni codificano le proteine per la funzione eritrocitaria (HBB, HBD; entrambe le proteine dell’emoglobina, GYPA, una proteina intrinseca di membrana e RHAG, si pensa che facciano parte di un canale di membrana che trasporta ammonio e anidride carbonica)., Sia i neutrofili che gli eritrociti raggiungono la maturità nel midollo osseo e vengono rilasciati nel flusso sanguigno come cellule effettrici, dotate di proteine necessarie per le loro funzioni specializzate. Di conseguenza, un alto livello di trascrizione dei geni corrispondenti avviene nel midollo osseo, spiegando il loro alto punteggio TS visto nella Tabella 2.

Proteine con espressione arricchita nei granulociti

Oltre alle cellule eritropoietiche e ai trombociti, le cellule dei leucociti polimorfonucleati, e in particolare le cellule del lignaggio dei neutrofili, costituiscono la maggior parte delle cellule ematopoietiche nel midollo osseo., CTSG (Catepsina G) e DEFA4 (Defensina alfa 4) sono due dei geni elevati all’interno del midollo osseo. Sono noti per essere espressi nei neutrofili e coinvolti nella difesa contro i batteri. PRTN3 (Proteinasi-3), una proteasi della serina dei neutrofili (NSPs) differisce dagli altri due NSPs (CTSG ed ELANE) in termini di funzione. Un esempio è che la proteinasi-3 funge anche da regolatore di feedback nella differenziazione mieloide. I profili proteici per CTSG, PRTN3 e DEFA4 mostrano una forte colorazione dei granulociti.,

CTSG
PRTN3
DEFA4

Proteine con espressione arricchita nei monociti

I mastociti granulocitari e i macrofagi agranulocitari sono presenti in numero inferiore rispetto ai neutrofili nel midollo osseo. MCEMP1, un gene abbastanza insolito trovato per codificare una proteina transmembrana a passaggio singolo espressa nei mastociti umani, mostra un’espressione arricchita di gruppo nel midollo osseo, insieme al polmone e all’appendice. I dati RNA-seq sono supportati da immunoistochimica, con positività in sottoinsiemi di cellule nel midollo osseo e nell’appendice, nonché nei macrofagi alveolari nel polmone.,

MCEMP1 – midollo osseo
MCEMP1 – polmone
MCEMP1 – appendice

Espressione genica condivisa tra midollo osseo e altri tessuti

Ci sono 135 geni arricchiti di gruppo espressi nel midollo osseo. I geni arricchiti di gruppo sono definiti come geni che mostrano un livello medio 4 volte superiore di espressione di mRNA in un gruppo di 2-5 tessuti, incluso il midollo osseo, rispetto a tutti gli altri tessuti.,

Al fine di illustrare la relazione del tessuto midollare con altri tipi di tessuto, è stata generata una trama di rete, che mostra il numero di geni con espressione condivisa tra diversi tipi di tessuto.

Figura 2. Una trama di rete interattiva del midollo osseo arricchito e geni arricchiti di gruppo collegati ai rispettivi tessuti arricchiti (cerchi grigi). I nodi rossi rappresentano il numero di geni arricchiti dal midollo osseo e i nodi arancioni rappresentano il numero di geni arricchiti dal gruppo., Le dimensioni dei nodi rosso e arancione sono correlate al numero di geni visualizzati all’interno del nodo. Ogni nodo è cliccabile e si traduce in un elenco di tutti i geni arricchiti collegati ai bordi evidenziati. La rete è limitata a geni arricchiti di gruppo in combinazioni fino a 3 tessuti, ma le liste risultanti mostrano l’insieme completo di geni arricchiti di gruppo nel particolare tessuto.,

Tra i geni arricchiti di gruppo nel midollo osseo abbiamo trovato due geni, S100A12 (S100 calcium binding protein A12) e Immunl1 (Immunoglobulin lambda like polypeptide 1) mostrano un’espressione arricchita nel tessuto linfoide e nel testicolo, rispettivamente. S100A12 è una proteina proinfiammatoria calcio-legante abbastanza ben caratterizzata costitutivamente espressa sia nei neutrofili che nei macrofagi e secreta dai neutrofili attivati., La colorazione immunoistochimica di S100A12 è in concordanza con i dati e la letteratura RNA-seq, mostrando una forte positività nel midollo osseo e nei tessuti linfoidi periferici.

S100A12 – midollo osseo
S100A12 – milza

IGl1 è un gene meno noto che sembra codificare una proteina espressa in cellule pre-B e cellule pro-B. Immunoistochimica visualizza colorazione citoplasmatica nel midollo osseo e testicoli, che è supportato da dati RNA-seq.,

marrowl1 – midollo osseo
tesl1 – testicolo

Le funzioni principali del midollo osseo sono di mantenere costanti i livelli dei diversi tipi di cellule del sangue nel sangue periferico, cioè producendo eritrociti, leucociti e trombociti. Il midollo osseo contribuisce anche alla degradazione degli eritrociti invecchiati, insieme al fegato e alla milza.

Istologia del midollo osseo

Il midollo osseo è diviso in regioni rosse e gialle, causate da una predominanza di tessuto ricco di ematopoietico (rosso) o ricco di adiposo (giallo)., Il midollo rosso è costituito da una rete stromale altamente vascolarizzata contenente cellule staminali pluripotenti e impegnate di tutti i lignaggi ematopoietici, cioè eritrociti, leucociti, trombociti. Mentre eritrociti e leucociti si sviluppano da stadi di precursori, trombociti, piccoli frammenti di cellule del sangue coinvolti nella coagulazione, provengono da cellule del midollo giganti chiamate megacariociti. Al contrario, il midollo giallo contiene cellule staminali mesenchimali che si differenziano in diversi lignaggi stromali, come condrociti, osteoblasti, fibroblasti e adipociti.,

Alla nascita e fino all’età di sette anni, tutto il midollo umano è rosso, poiché la necessità di una nuova formazione del sangue è alta. Il tessuto adiposo sostituisce gradualmente il midollo rosso, che negli adulti si trova principalmente nelle ossa piatte, come le vertebre, ileo, lo sterno e il cranio, nonché alle estremità epifisarie delle ossa lunghe del braccio e della gamba.

Figura 3. Vista schematica del tessuto midollare. Attribuzione: Da Mysid, via Wikimedia Commons., Fonte

L’istologia del midollo osseo umano, comprese le immagini dettagliate e le informazioni possono essere visualizzate nel Dizionario istologia Atlante delle proteine.

Background

Qui vengono descritti e caratterizzati i geni codificanti proteine espressi nel midollo osseo, insieme ad esempi di sezioni di tessuto immunoistochimicamente macchiate che visualizzano corrispondenti modelli di espressione proteica di geni con elevata espressione nel midollo osseo.,

Il Transcript profiling è stato basato su una combinazione di tre set di dati di transcriptomics (HPA, GTEx e FANTOM5, corrispondenti a un totale di 483 campioni provenienti da 37 diversi tipi di tessuto umano normale. Il valore di espressione normalizzata del consenso finale (NX) per ciascun tipo di tessuto è stato utilizzato per la classificazione di tutti i geni in base all’espressione specifica del tessuto in due diverse categorie, in base alla specificità o alla distribuzione.

Link e pubblicazioni rilevanti

Uhlén M et al., Mappa tissutale del proteoma umano. Scienza (2015)
PubMed: 25613900 DOI: 10.,1126 / scienza.1260419
Yu NY et al., Integrando la caratterizzazione tissutale integrando la profilazione del trascrittoma dall’Atlante Proteico Umano e dal consorzio FANTOM5. Acidi nucleici Res. (2015)
PubMed: 26117540 DOI: 10.1093 / nar / gkv608
Fagerberg L et al., Analisi dell’espressione specifica del tessuto umano mediante integrazione genome-wide di trascrittomica e proteomica basata su anticorpi. Proteomica cellulare Mol. (2014)
PubMed: 24309898 DOI: 10.1074 / mcp.M113. 035600
Andersson S et al., I paesaggi trascrittomici e proteomici del midollo osseo e dei tessuti linfoidi secondari. PLoS Uno., (2014)
PubMed: 25541736 DOI: 10.1371 / giornale.pone.0115911

Dizionario istologico-midollo osseo