beenmerg is het weefsel in de inwendige holten van botten, dat ongeveer 4% van de totale lichaamsmassa van de mens uitmaakt. Het rode merg, dat de hematopoietic component van beendermerg vormt, is verantwoordelijk voor het produceren van hematopoietic cellen van alle geslachten, die later de beendermergvasculature als kanaal aan de systemische omloop van het lichaam gebruiken., Transcriptoomanalyse toont aan dat 65% (n=12877) van alle menselijke eiwitten (n=19670) tot expressie komen in het beenmerg en 534 van deze genen vertonen een verhoogde expressie in het beenmerg in vergelijking met andere weefseltypen.,
- 534 verhoogde genen
- 29 verrijkte genen
- 135 verrijkte genen
- beenmerg heeft de meeste groepsverrijkte genexpressie gemeen met bloed
het beenmerg transcriptoom
Transcriptoom analyse van het beenmerg worden gevisualiseerd met betrekking tot specificiteit en distributie van getranscribeerd mRNA moleculen (figuur 1). Specificiteit illustreert het aantal genen met verhoogde of niet-verhoogde expressie in het beenmerg in vergelijking met andere weefsels., Verhoogde expressie omvat drie subcategorieën verhoogde expressie:
- verrijkt Weefsel: ten minste vier keer hoger mRNA-gehalte in het beenmerg in vergelijking met andere weefsels.
- verrijkte groep: ten minste vier keer hoger gemiddeld mRNA-gehalte in een groep van 2-5 weefsels in vergelijking met enig ander weefsel.
- versterkt Weefsel: ten minste vier keer hoger mRNA-gehalte in beenmerg vergeleken met het gemiddelde niveau in alle andere weefsels.,
distributie daarentegen visualiseert hoeveel genen al dan niet detecteerbare niveaus (NX≥1) van getranscribeerde mRNA-moleculen in het beenmerg hebben in vergelijking met andere weefsels. Zoals blijkt uit Tabel 1, worden alle in het beenmerg verhoogde genen gecategoriseerd als:
- gedetecteerd in single: gedetecteerd in een enkel Weefsel
- gedetecteerd in sommige: gedetecteerd in meer dan één maar minder dan een derde van de weefsels
- gedetecteerd in vele: gedetecteerd in ten minste een derde maar niet alle weefsels
- gedetecteerd in alle: gedetecteerd in alle weefsels
A., Specificiteit
B. distributie
figuur 1. (A) de verdeling van alle genen over de vijf categorieën op basis van transcript specificiteit in beenmerg en in alle andere weefsels. (B) de verdeling van alle genen over de zes categorieën, gebaseerd op transcript detectie (NX?1) in beenmerg en in alle andere weefsels.
zoals getoond in Figuur 1, vertonen 534 genen een bepaalde mate van verhoogde expressie in het beenmerg in vergelijking met andere weefsels., De drie categorieën genen met verhoogde expressie in beenmerg in vergelijking met andere organen worden weergegeven in Tabel 1. In Tabel 2 zijn de 12 genen met de hoogste verrijking in beenmerg gedefinieerd.
Tabel 1. Aantal genen in de onderverdeeld categorieën van verhoogde expressie in beenmerg.,div id=”e942bc20a8″>53
Table 2., De 12 genen met het hoogste niveau van verrijkte expressie in beenmerg. “Weefseldistributie” beschrijft de transcript detectie (NX?1) in beenmerg en in alle andere weefsels. “mRNA (Weefsel)” toont het transcript-niveau in beenmerg als NX-waarden. “Tissue specificity score (TS)” komt overeen met de vouwverandering tussen het expressieniveau in het beenmerg en het weefsel met het op een na hoogste expressieniveau.,
| 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 |
eiwitexpressie van genen verhoogd in beenmerg
diepgaande analyse van de verhoogde genen in beenmerg met behulp van op antilichamen gebaseerde proteïneprofilering liet ons toe om de uitdrukkingspatronen van deze proteã nen te visualiseren.
de lijst van verhoogde genen (n=534) is goed in lijn met de functie van het beenmerg, aangezien het een overrepresentatie bevat van eiwitten geassocieerd met immuunrespons, leukocytenmigratie en ademhaling., Onder de genen met het hoogste niveau van verrijkte expressie in het beenmerg (Tabel 2) coderen vijf eiwitten met bekende functies in neutrofielen en monocyten (AZU1, CTSG, DEFA4, ELANE en MPO). Twee andere verhoogde eiwitten worden gecodeerd in lymfocyten (DEFA1, DEFA1B) en vier genen coderen eiwitten voor erytrocytenfunctie (HBB, HBD; beide hemoglobine eiwitten, GYPA, een intrinsiek membraaneiwit en RHAG, waarvan wordt aangenomen dat ze deel uitmaken van een membraankanaal dat ammonium en koolstofdioxide transporteert)., Zowel neutrofielen als erytrocyten bereiken rijpheid in het beenmerg en worden vrijgegeven in de bloedbaan als effectorcellen, uitgerust met noodzakelijke eiwitten voor hun gespecialiseerde functies. Als gevolg hiervan vindt een hoge transcriptie van overeenkomstige genen plaats in het beenmerg, wat hun hoge TS-score verklaart, gezien in Tabel 2.
eiwitten met verrijkte expressie in granulocyten
naast erytropoëtische cellen en trombocyten vormen polymorfonucleaire leukocytencellen, en in het bijzonder cellen van de neutrofielenlijn, de meerderheid van hematopoëtische cellen in het beenmerg., CTSG (cathepsine G) en DEFA4 (Defensin alfa 4) zijn twee van de verhoogde genen in het beenmerg. Zij zijn gekend om in neutrofielen worden uitgedrukt en betrokken bij de verdediging tegen bacteriën. PRTN3 (proteïnase-3), een neutrofiel serineprotease (NSPS) verschilt qua functie van de andere twee NSPs (CTSG en ELANE). Een voorbeeld is dat proteinase-3 ook dienst doet als feedbackregelgever in myeloid differentiatie. Eiwitprofielen voor CTSG, PRTN3 en DEFA4 vertonen sterke kleuring van granulocyten.,
CTSG
PRTN3
DEFA4
eiwitten met verrijkte expressie in monocyten
De granulocytaire mestcellen en de agranulocytaire macrofagen zijn in minder aantallen aanwezig dan neutrofielen in het beenmerg. MCEMP1, een vrij niet-gekarakteriseerd gen gevonden om een single-pass transmembraanproteã ne te coderen die in menselijke mestcel wordt uitgedrukt, toont een groep verrijkte uitdrukking in beendermerg, samen met long en appendix. De RNA-seq gegevens worden ondersteund door immunohistochemie, met positiviteit in subsets van cellen in beendermerg en bijlage, evenals in alveolaire macrofagen in de long.,
MCEMP1 – beenmerg
MCEMP1 – lung
MCEMP1-appendix
genexpressie gedeeld tussen beenmerg en andere weefsels
er zijn 135 groepen verrijkte genen tot expressie gebracht in beenmerg. Groep verrijkte genen worden gedefinieerd als genen die een 4-voudige hogere gemiddelde niveau van mRNA expressie in een groep van 2-5 weefsels, met inbegrip van beenmerg, in vergelijking met alle andere weefsels.,
om de relatie van beenmergweefsel tot andere weefseltypen te illustreren, werd een netwerkplot gegenereerd, waarin het aantal genen met gedeelde expressie tussen verschillende weefseltypen werd weergegeven.
Figuur 2. Een interactief netwerk plot van het beenmerg verrijkt en groep verrijkt genen verbonden met hun respectieve verrijkte weefsels (grijze cirkels). De rode knopen vertegenwoordigen het aantal genen van het beendermerg verrijkt en de oranje knopen vertegenwoordigen het aantal genen die groep verrijkt zijn., De grootte van de rode en oranje knopen zijn verwant aan het aantal genen die binnen de knoop worden getoond. Elk knooppunt is klikbaar en resulteert in een lijst van alle verrijkte genen verbonden met de gemarkeerde randen. Het netwerk is beperkt tot groep verrijkte genen in combinaties van maximaal 3 weefsels, maar de resulterende lijsten tonen de volledige set van groep verrijkte genen in het specifieke weefsel.,
onder de groep verrijkte genen in beenmerg vonden we twee genen, S100A12 (S100 calciumbindend eiwit A12) en IGLL1 (immunoglobuline lambda-achtige polypeptide 1) vertonen een verrijkte expressie in respectievelijk lymfoïde weefsel en testis. S100A12 is een vrij goed gekarakteriseerd calciumbindend pro-inflammatoir eiwit dat constitutief tot expressie komt in zowel neutrofielen als macrofagen en wordt uitgescheiden door geactiveerde neutrofielen., Immunohistochemische kleuring van S100A12 is in overeenstemming met de RNA-seq gegevens en literatuur en toont een sterke positiviteit in beenmerg en perifere lymfoïde weefsels.
s100a12-beenmerg
s100a12-milt
IGLL1 is een minder bekend gen dat lijkt te coderen voor een eiwit dat tot expressie komt in pre-B-cellen en pro-B-cellen. Immunohistochemistry toont cytoplasmic het bevlekken in beendermerg en testis, die door RNA-seq gegevens wordt gesteund.,
IGLL1 – beenmerg
IGLL1-testis
de belangrijkste functies van het beenmerg zijn het handhaven van constante spiegels van de verschillende bloedceltypen in het perifere bloed, d.w.z. het produceren van erytrocyten, leukocyten en trombocyten. Beenmerg draagt ook bij aan de afbraak van oude erytrocyten, samen met de lever en milt.
Beenmerghistologie
beenmerg is verdeeld in rode en gele gebieden, veroorzaakt door een overwicht van hematopoëtisch (rood) of vetrijk (geel) Weefsel., Het rode merg bestaat uit een sterk vasculariseerd stromaal netwerk dat pluripotente en geëngageerde stamcellen van alle hematopoëtische stammen bevat, d.w.z. erytrocyten, leukocyten, trombocyten. Terwijl erytrocyten en leukocyten zich ontwikkelen uit stadia van precursoren, ontstaan trombocyten, kleine bloedcelfragmenten die betrokken zijn bij de stolling, uit reuzenmergcellen die megakaryocyten worden genoemd. In tegenstelling, bevat het gele merg mesenchymal stamcellen die in verscheidene stromale lijnen, zoals chondrocyten, osteoblasten, fibroblasten en adipocytes onderscheiden.,
bij de geboorte en tot rond de leeftijd van zeven jaar is al het menselijke merg rood, omdat de behoefte aan nieuwe bloedvorming groot is. Vetweefsel vervangt geleidelijk het rode merg, dat bij volwassenen vooral wordt gevonden in platte botten, zoals de wervels, darmbeen, borstbeen en schedel, evenals aan de epifysaire uiteinden van de lange botten van de arm en been.
Figuur 3. Schematische weergave van beenmergweefsel. Naamsvermelding: door Mysid, via Wikimedia Commons., Bron
de histologie van het menselijk beenmerg, inclusief gedetailleerde afbeeldingen en informatie, kan worden bekeken in het histologisch woordenboek van de Eiwitatlas.
Achtergrond
Hier worden de eiwitcoderende genen die tot expressie komen in het beenmerg beschreven en gekarakteriseerd, samen met voorbeelden van immunohistochemisch gekleurde weefselsecties die overeenkomstige eiwitexpressiepatronen van genen met verhoogde expressie in het beenmerg visualiseren.,
Transcript profiling was gebaseerd op een combinatie van drie transcriptomics datasets (hPa, GTEx en FANTOM5, overeenkomend met een totaal van 483 monsters van 37 verschillende humane normale weefseltypen. De uiteindelijke consensus genormaliseerde expressie (NX) waarde voor elk weefseltype werd gebruikt voor classificatie van alle genen volgens de weefsel specifieke expressie in twee verschillende categorieën, gebaseerd op specificiteit of distributie.
relevante links en publicaties
Uhlén m et al., Weefsel-gebaseerde kaart van het menselijke proteoom. Science (2015) PubMed: 25613900 DOI: 10.,1126 / wetenschap.1260419
Yu NY et al. Als aanvulling op de weefselkarakterisatie door integratie van transcriptoomprofilering van de humane proteïne Atlas en van het FANTOM5 consortium. Nucleïnezuren res. (2015)
PubMed: 26117540 DOI: 10.1093/nar / gkv608
Fagerberg L et al., Analyse van de menselijke weefsel-specifieke expressie door genoom-brede integratie van transcriptomica en antilichaam-gebaseerde proteomica. Mol Cell Proteomics. (2014)
PubMed: 24309898 DOI: 10.1074/mcp.M113. 035600 Andersson s et al., De transcriptomische en proteomische landschappen van beenmerg en secundaire lymfoïde weefsels. PLoS ÉÉN., (2014)
PubMed: 25541736 DOI: 10.1371/journal.pone.0115911
histologisch woordenboek-beenmerg