transkryptom szpiku kostnego

Analiza transkryptomu szpiku kostnego może być wizualizowane w odniesieniu do specyficzności i rozkładu transkrybowanych cząsteczek mRNA (ryc. 1). Swoistość obrazuje liczbę genów o podwyższonej lub nie podwyższonej ekspresji w szpiku kostnym w porównaniu do innych tkanek., Podwyższona ekspresja obejmuje trzy podkategorie:

• tkanki wzbogacone: co najmniej czterokrotnie wyższy poziom mRNA w szpiku kostnym w porównaniu do innych tkanek.
• Grupa wzbogacona: co najmniej czterokrotnie wyższy średni poziom mRNA w grupie 2-5 tkanek w porównaniu do innych tkanek.
• poprawa w tkance: co najmniej czterokrotnie wyższy poziom mRNA w szpiku kostnym w porównaniu do średniego poziomu we wszystkich innych tkankach.,

Dystrybucja natomiast wizualizuje liczbę genów, które mają lub nie mają wykrywalnego poziomu (NX≥1) transkrybowanych cząsteczek mRNA w szpiku kostnym w porównaniu z innymi tkankami. Jak widać w tabeli 1, wszystkie geny podwyższone w szpiku kostnym są klasyfikowane jako:

• wykryte w pojedynczym: wykryte w pojedynczej tkance
• wykryte w niektórych: wykryte w więcej niż jednej, ale mniej niż jednej trzeciej tkanek
• wykryte w wielu: wykryte w co najmniej jednej trzeciej, ale nie we wszystkich tkankach
• wykryte w wszystkich: wykryte we wszystkich tkankach

Rysunek 1. A) rozmieszczenie wszystkich genów w pięciu kategoriach na podstawie swoistości transkryptu w szpiku kostnym, jak również we wszystkich innych tkankach. B) rozkład wszystkich genów w sześciu kategoriach, oparty na wykrywaniu transkryptów (NX?1) w szpiku kostnym, jak również we wszystkich innych tkankach.

Jak pokazano na rysunku 1, 534 geny wykazują pewien poziom podwyższonej ekspresji w szpiku kostnym w porównaniu do innych tkanek., Trzy kategorie genów o podwyższonej ekspresji w szpiku kostnym w porównaniu z innymi narządami przedstawiono w tabeli 1. W tabeli 2 zdefiniowano 12 genów o największym wzbogaceniu w szpiku kostnym.

Tabela 1. Liczba genów w podzielonych kategoriach podwyższonej ekspresji w szpiku kostnym.,div id=”e942bc20a8″>53

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

Table 2., 12 genów o najwyższym poziomie wzbogaconej ekspresji w szpiku kostnym. „Rozkład tkankowy” opisuje detekcję transkrypcji (NX?1) w szpiku kostnym, jak również we wszystkich innych tkankach. „mRNA (tissue)” pokazuje poziom transkrypcji w szpiku kostnym jako wartości NX. „Tissue specificity score (TS)” odpowiada zmianie fałdu pomiędzy poziomem ekspresji w szpiku kostnym a tkanką o drugim najwyższym poziomie ekspresji.,

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

ekspresja białek genów podwyższonych w szpiku kostnym

dogłębna analiza genów podwyższonych w szpiku kostnym przy użyciu białka opartego na przeciwciałach profilowanie pozwoliło nam na wizualizację wzorców ekspresji tych białek.

lista podwyższonych genów (n=534) jest dobrze zgodna z funkcją szpiku kostnego, ponieważ obejmuje nadmierną reprezentację białek związanych z odpowiedzią immunologiczną, migracją leukocytów i oddychaniem., Wśród genów o najwyższym poziomie ekspresji wzbogaconej w szpiku kostnym (Tabela 2), Pięć koduje białka o znanych funkcjach w neutrofilach i monocytach (AZU1, CTSG, DEFA4, ELANE i MPO). Dwa inne podwyższone białka są kodowane w limfocytach (DEFA1, DEFA1B), a cztery geny kodują białka dla funkcji erytrocytów (HBB, HBD; oba białka hemoglobiny, GYPA, wewnętrzne białko błonowe i RHAG, uważane za część kanału błonowego, który transportuje Amon i dwutlenek węgla)., Zarówno neutrofile, jak i erytrocyty osiągają dojrzałość w szpiku kostnym i są uwalniane do krwiobiegu jako komórki efektorowe, wyposażone w niezbędne białka do ich wyspecjalizowanych funkcji. W związku z tym w szpiku kostnym zachodzi wysoki poziom transkrypcji odpowiednich genów, co tłumaczy ich wysoki wynik TS w tabeli 2.

białka o wzbogaconej ekspresji w granulocytach

oprócz komórek erytropoetycznych i trombocytów, komórki leukocytów polimorfonuklearnych, w szczególności komórki linii neutrofilów, stanowią większość komórek krwiotwórczych w szpiku kostnym., CTSG (Katepsyna G) i DEFA4 (defenzyna alfa 4) to dwa z podwyższonych genów w szpiku kostnym. Wiadomo, że ulegają ekspresji w neutrofilach i biorą udział w obronie przed bakteriami. PRTN3 (Proteinaza-3), proteaza serynowa neutrofilów (NSPs) różni się od dwóch pozostałych NSPs (CTSG i ELANE) pod względem funkcji. Przykładem może być fakt, że proteinaza-3 działa również jako regulator sprzężenia zwrotnego w różnicowaniu mieloidalnym. Profile białkowe dla CTSG, PRTN3 i DEFA4 wykazują silne zabarwienie granulocytów.,

CTSG
PRTN3
DEFA4

białka o wzbogaconej ekspresji w monocytach

granulocytowe komórki tuczne i makrofagi agranulocytowe występują w mniejszej liczbie niż neutrofile w szpiku kostnym. MCEMP1, dość nietypowy gen kodujący jednoprzebiegowe białko transmembrane wyrażone w ludzkiej komórce tucznej, wykazuje ekspresję wzbogaconą w szpiku kostnym, wraz z płucem i wyrostkiem kostnym. Dane RNA-seq są poparte immunohistochemią, z dodatnimi wynikami w podgrupach komórek w szpiku kostnym i wyrostku kostnym, a także w makrofagach pęcherzykowych w płucach.,

MCEMP1 – szpik kostny
MCEMP1 – płuco
MCEMP1 – wyrostek kostny

ekspresja genów dzielona między szpik kostny a inne tkanki

w szpiku kostnym jest 135 genów wzbogaconych w grupę. Geny wzbogacone grupowo definiuje się jako geny wykazujące 4-krotnie wyższy średni poziom ekspresji mRNA w grupie 2-5 tkanek, w tym szpiku kostnego, w porównaniu do wszystkich innych tkanek.,

w celu zilustrowania stosunku tkanki szpiku kostnego do innych typów tkanek, wygenerowano Wykres sieciowy, wyświetlający liczbę genów o wspólnej ekspresji między różnymi typami tkanek.

Rysunek 2. Interaktywny wykres sieci szpiku kostnego wzbogacony i grupy wzbogaconych genów podłączonych do ich odpowiednich wzbogaconych tkanek (szare kręgi). Czerwone węzły reprezentują liczbę genów wzbogaconych w szpik kostny, a pomarańczowe węzły reprezentują liczbę genów wzbogaconych grupowo., Rozmiary czerwonych i pomarańczowych węzłów są związane z liczbą genów wyświetlanych w węźle. Każdy węzeł jest klikalny i daje listę wszystkich wzbogaconych genów połączonych z podświetlonymi krawędziami. Sieć jest ograniczona do grup wzbogaconych genów w kombinacjach do 3 tkanek, ale powstałe listy pokazują pełny zestaw grup wzbogaconych genów w danej tkance.,

wśród grupy wzbogaconych genów w szpiku kostnym znaleźliśmy dwa geny, s100a12 (białko wiążące wapń S100 A12) i IGLL1 (immunoglobulina lambda jak polipeptyd 1) wykazują wzbogaconą ekspresję w tkance limfatycznej i jądrach, odpowiednio. S100A12 jest dość dobrze scharakteryzowanym białkiem prozapalnym wiążącym wapń, konstytutywnie wyrażonym zarówno w neutrofilach, jak i makrofagach i wydzielanym przez aktywowane neutrofile., Immunohistochemiczne barwienie S100A12 jest zgodne z danymi i literaturą RNA-seq, wykazując silną pozytywność w szpiku kostnym i obwodowych tkankach limfatycznych.

s100a12 – szpik kostny
S100A12 – śledziona

IGLL1 jest mniej znanym genem, który wydaje się kodować białko wyrażone w komórkach pre-B i pro-B. Immunohistochemia wyświetla cytoplazmatyczne barwienie w szpiku kostnym i jądrach, co jest poparte danymi RNA-seq.,

IGLL1 – szpik kostny
IGLL1 – jądro

główną funkcją szpiku kostnego jest utrzymywanie stałego poziomu różnych typów komórek krwi we krwi obwodowej, tj. wytwarzanie erytrocytów, leukocytów i trombocytów. Szpik kostny przyczynia się również do degradacji starych erytrocytów, wraz z wątrobą i śledzioną.

histologia szpiku kostnego

szpik kostny dzieli się na obszary czerwone i żółte, spowodowane przewagą tkanki krwiotwórczej (czerwonej) lub tłuszczowej (żółtej)., Szpik czerwony składa się z silnie unaczynionej sieci stromalnej zawierającej pluripotentne i zaangażowane komórki macierzyste wszystkich linii krwiotwórczych, tj. erytrocytów, leukocytów, trombocytów. Podczas gdy erytrocyty i leukocyty rozwijają się ze stadiów prekursorów, trombocyty, małe fragmenty komórek krwi biorące udział w krzepnięciu, pochodzą z olbrzymich komórek szpiku zwanych megakariocytami. Natomiast żółty szpik zawiera mezenchymalne komórki macierzyste, które różnicują się w kilka linii stromalnych, takich jak chondrocyty, osteoblasty, fibroblasty i adipocyty.,

po urodzeniu i do około siódmego roku życia cały szpik ludzki jest czerwony, ponieważ zapotrzebowanie na nową krew jest wysokie. Tkanka tłuszczowa stopniowo zastępuje szpik czerwony, który u dorosłych występuje głównie w kościach płaskich, takich jak kręgi, kość biodrowa, mostek i czaszka, a także na końcach nasady kości długich ramienia i nogi.

Rysunek 3. Schematyczny widok tkanki szpiku kostnego. Atrybucja: by Mysid, via Wikimedia Commons., Źródło

histologia szpiku kostnego człowieka wraz ze szczegółowymi obrazami i informacjami znajduje się w słowniku histologii Atlasu białek.

Tło

tutaj opisano i scharakteryzowano geny kodujące białka wyrażone w szpiku kostnym, wraz z przykładami immunohistochemicznie zabarwionych sekcji tkankowych, które wizualizują odpowiadające wzorce ekspresji białek genów o podwyższonej ekspresji w szpiku kostnym.,

profilowanie transkryptu oparto na kombinacji trzech zestawów danych transkryptomicznych (HPA, GTEx i FANTOM5, odpowiadających łącznie 483 próbkom z 37 różnych typów prawidłowych tkanek ludzkich. Ostateczny konsensus znormalizowanej ekspresji (NX) wartość dla każdego typu tkanki został użyty do klasyfikacji wszystkich genów według ekspresji specyficznej dla tkanki w dwóch różnych kategoriach, w oparciu o specyficzność lub dystrybucji.

odpowiednie linki i publikacje

, Mapa tkankowa ludzkiego proteomu. Science (2015)
PubMed: 25613900 DOI: 10.,1126 / nauka.1260419
, Uzupełniając charakterystykę tkanek poprzez zintegrowanie profilowania transkryptomu z Atlasu białek ludzkich i konsorcjum FANTOM5. Nucleic Acids Res. (2015)
PubMed: 26117540 DOI: 10.1093/nar / gkv608
Fagerberg L et al., Analiza ekspresji specyficznej dla tkanki ludzkiej przez całościową integrację transkryptomiki z proteomiką opartą na przeciwciałach. Proteomika Komórek Mol.
PubMed: 24309898 DOI: 10.1074/mcp.M113. 035600
, Transkryptomiczne i proteomiczne krajobrazy szpiku kostnego i wtórnych tkanek limfoidalnych. PLoS 1.,
PubMed: 25541736 DOI: 10.1371 / journal.pone.0115911

Słownik histologiczny-szpik kostny