benmärgstranskriptom

transkriptomanalys av benmärgen kan visualiseras med avseende på specificitet och distribution av transkriberade mRNA-molekyler (figur 1). Specificitet illustrerar antalet gener med förhöjt eller icke-förhöjt uttryck i benmärgen jämfört med andra vävnader., Förhöjt uttryck omfattar tre underkategorityper av förhöjt uttryck:

• Vävnadsberikad: minst fyra gånger högre mRNA-nivå i benmärg jämfört med andra vävnader.
• grupp berikad: minst fyra gånger högre Genomsnittlig mRNA-nivå i en grupp av 2-5 vävnader jämfört med någon annan vävnad.
• förbättrad vävnad: minst fyra gånger högre mRNA-nivå i benmärg jämfört med den genomsnittliga nivån i alla andra vävnader.,

Distribution, å andra sidan, visualiserar hur många gener som har eller inte har detekterbara nivåer (NX≥1) av transkriberade mRNA-molekyler i benmärgen jämfört med andra vävnader. Som framgår av Tabell 1 kategoriseras alla gener som är förhöjda i benmärg som:

• detekterade i singel: detekterade i en enda vävnad
• detekterade i vissa: detekterade i mer än en men mindre än en tredjedel av vävnaderna
• detekterade i många: detekterade i minst en tredjedel men inte alla vävnader
• detekterade i alla: detekterade i alla vävnader

Figur 1. A) fördelningen av alla gener i de fem kategorierna baserat på transkriptspecificitet i benmärg och i alla andra vävnader. (B) fördelningen av alla gener över de sex kategorierna, baserat på transkriptavkänning (NX?1) i benmärg såväl som i alla andra vävnader.

som visas i Figur 1 visar 534 gener en viss nivå av förhöjt uttryck i benmärgen jämfört med andra vävnader., De tre kategorierna av gener med förhöjt uttryck i benmärg jämfört med andra organ visas i Tabell 1. I Tabell 2 definieras de 12 generna med den högsta anrikningen i benmärgen.

tabell 1. Antal gener i de uppdelade kategorierna av förhöjt uttryck i benmärg.,div id=”e942bc20a8″>53

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

Table 2., De 12 generna med den högsta nivån av berikat uttryck i benmärg. ”Vävnadsdistribution” beskriver transkriptavkänningen (NX?1) i benmärg såväl som i alla andra vävnader. ”mRNA (vävnad)” visar transkriptets nivå i benmärg som Nx-värden. ”Tissue specificity score (TS)” motsvarar vikförändringen mellan expressionsnivån i benmärg och vävnaden med näst högsta expressionsnivå.,

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

proteinuttryck av gener förhöjda i benmärg

fördjupad analys av de förhöjda generna i benmärg med hjälp av antikroppsbaserad proteinprofilering gjorde det möjligt för oss att visualisera uttrycksmönstren för dessa proteiner.

listan över förhöjda gener (n=534) är väl i linje med benmärgens funktion, eftersom den innehåller en överrepresentation av proteiner associerade med immunsvar, leukocytmigration och andning., Bland generna med den högsta nivån av berikat uttryck i benmärg (Tabell 2) kodar fem proteiner med kända funktioner i neutrofiler och monocyter (AZU1, CTSG, DEFA4, Elane och MPO). Två andra förhöjda proteiner kodas i lymfocyter (DEFA1, DEFA1B) och fyra gener kodar proteiner för erytrocytfunktion (HBB, HBD; både hemoglobinproteiner, GYPA, ett inneboende membranprotein och RHAG, tros vara en del av en membrankanal som transporterar ammonium och koldioxid)., Både neutrofiler och erytrocyter når mognad i benmärgen och släpps ut i blodomloppet som effektorceller, utrustade med nödvändiga proteiner för deras specialiserade funktioner. Följaktligen sker en hög transkription av motsvarande gener i benmärgen och förklarar deras höga TS-poäng som ses i Tabell 2.

proteiner med berikat uttryck i granulocyter

förutom erytropoetiska celler och trombocyter, polymorfonukleära leukocyter celler, och i synnerhet celler av neutrofil härstamning, utgör majoriteten av hematopoetiska celler i benmärgen., Ctsg (Katepsin G) och DEFA4 (Defensin alpha 4) är två av de förhöjda generna i benmärgen. De är kända för att uttryckas i neutrofiler och involverade i försvaret mot bakterier. PRTN3 (Proteinas-3), ett neutrofilt serinproteas (NSPs) skiljer sig från de andra två NSPs (ctsg och Elane) när det gäller funktion. Ett exempel är att proteinase-3 också fungerar som en återkopplingsregulator vid myeloid differentiering. Proteinprofiler för CTSG, PRTN3 och DEFA4 visar stark färgning av granulocyter.,

CTSG
PRTN3
DEFA4

proteiner med berikat uttryck i monocyter

de granulocytiska mastcellerna och de agranulocytiska makrofagerna förekommer i lägre antal än neutrofiler i benmärgen. MCEMP1, en ganska okarakteriserad gen som finns för att koda ett enda pass transmembranprotein uttryckt i human mastcell, visar ett gruppberikat uttryck i benmärg, tillsammans med lunga och bilaga. RNA-seq-data stöds av immunohistokemi, med positivitet i celler i benmärg och bilaga, liksom i alveolära makrofager i lungan.,

MCEMP1 – benmärg
MCEMP1 – lung
MCEMP1 – bilaga

genuttryck delas mellan benmärg och andra vävnader

det finns 135 gruppberikade gener uttryckta i benmärg. Gruppberikade gener definieras som gener som visar en 4-faldig högre genomsnittlig nivå av mRNA-uttryck i en grupp av 2-5 vävnader, inklusive benmärg, jämfört med alla andra vävnader.,

för att illustrera förhållandet mellan benmärgsvävnad och andra vävnadstyper genererades ett nätverksplot som visade antalet gener med delat uttryck mellan olika vävnadstyper.

Figur 2. Ett interaktivt nätverk av benmärg berikade och gruppberikade gener kopplade till deras respektive berikade vävnader (grå cirklar). Röda noder representerar antalet benmärg berikade gener och orange noder representerar antalet gener som är gruppberikade., Storleken på de röda och orange noderna är relaterade till antalet gener som visas inom noden. Varje nod är klickbar och resulterar i en lista över alla berikade gener kopplade till de markerade kanterna. Nätverket är begränsat till gruppberikade gener i kombinationer av upp till 3 vävnader, men de resulterande listorna visar den fullständiga uppsättningen gruppberikade gener i den speciella vävnaden.,

bland de gruppberikade generna i benmärgen fann vi två gener, s100a12 (S100 kalciumbindande protein A12) och IGLL1 (Immunoglobulin lambda som polypeptid 1) visar ett berikat uttryck i lymfoid vävnad respektive testis. S100a12 är ett ganska väl karakteriserat kalciumbindande proinflammatoriskt protein som konstitutivt uttrycks i både neutrofiler och makrofager och utsöndras av aktiverade neutrofiler., Immunhistokemisk färgning av s100a12 överensstämmer med RNA-seq-data och litteratur, vilket visar en stark positivitet i benmärgs-och perifera lymfoida vävnader.

s100a12 – benmärg
s100a12 – mjälte

IGLL1 är en mindre känd gen som verkar koda ett protein uttryckt i pre-B-celler och pro-B-celler. Immunohistokemi visar cytoplasmatisk färgning i benmärg och testis, som stöds av RNA-seq-data.,

IGLL1 – benmärg
IGLL1 – testis

benmärgens huvudfunktioner är att upprätthålla konstanta nivåer av de olika blodcellstyperna i perifert blod, d.v. s. producera erytrocyter, leukocyter och trombocyter. Benmärg bidrar också till nedbrytningen av åldrade erytrocyter, tillsammans med lever och mjälte.

benmärgs histologi

benmärgen är uppdelad i röda och gula områden, som orsakas av en dominans av antingen hematopoetisk-rika (röd) eller fettrik (gul) vävnad., Röd benmärg består av en mycket vaskulariserad stromal nätverk som innehåller pluripotent och engagerade stamceller av alla hematopoetiska lineages, dvs erytrocyter, leukocyter, trombocyter. Medan erytrocyter och leukocyter utvecklas från stadier av prekursorer, trombocyter, små blodcellsfragment som är involverade i koagulering, härrör från jätte benmärgsceller som kallas megakaryocyter. Däremot innehåller gul märg mesenkymala stamceller som skiljer sig åt i flera stromala linjer, såsom kondrocyter, osteoblaster, fibroblaster och adipocyter.,

vid födseln och fram till omkring sju års ålder är all mänsklig benmärg röd, eftersom behovet av ny blodbildning är hög. Fettvävnad ersätter gradvis den röda märgen, som hos vuxna finns huvudsakligen i plana ben, såsom ryggkotor, ilium, sternum och kranium samt vid epifyseala ändarna av de långa benen i armen och benet.

Figur 3. Schematisk bild av benmärgsvävnad. Attribution: Av Mysid , via Wikimedia Commons., Källa

histologi av Human benmärg inklusive detaljerade bilder och information kan ses i Protein Atlas histologi ordbok.

Bakgrund

Här beskrivs och karakteriseras de proteinkodande generna uttryckta i benmärg, tillsammans med exempel på immunohistokemiskt färgade vävnadssektioner som visualiserar motsvarande proteinuttryck mönster av gener med förhöjt uttryck i benmärg.,

avskrift profilering baserades på en kombination av tre transcriptomics dataset (HPA, GTEx och FANTOM5, motsvarande totalt 483 prover från 37 olika mänskliga normala vävnadstyper. Det slutliga värdet för konsensus normalized expression (NX) för varje vävnadstyp användes för klassificering av alla gener enligt det vävnadsspecifika uttrycket i två olika kategorier, baserat på specificitet eller distribution.

relevanta länkar och publikationer

Uhlén m et al., Vävnadsbaserad karta över den mänskliga proteomen. Vetenskap (2015)
PubMed: 25613900 DOI: 10.,1126 / vetenskap.1260419
Yu NY et al., Komplettera vävnadskarakterisering genom att integrera transcriptome profilering från Human Protein Atlas och från FANTOM5 konsortiet. Nukleinsyror Res. (2015)
PubMed: 26117540 DOI: 10.1093/nar/gkv608
Fagerberg L et al., Analys av det humana vävnadsspecifika uttrycket genom genomintegration av transkriptomik och antikroppsbaserade proteomik. Mol Cell Proteomik. (2014)
PubMed: 24309898 DOI: 10.1074/mcp.M113.035600
Andersson S et al., De transkriptomiska och proteomiska landskapen i benmärg och sekundära lymfoida vävnader. PLoS One., (2014)
PubMed: 25541736 DOI: 10.1371/tidning.pone.0115911

histologi dictionary-benmärg