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El factor de unión a GATA 1 o GATA-1 (también denominado factor de transcripción eritroide ) es el miembro fundador de la familia de factores de transcripción GATA . Esta proteína se expresa ampliamente en todas las especies de vertebrados. En humanos y ratones, está codificado por los genes GATA1 y Gata1 , respectivamente. Estos genes se encuentran en el cromosoma X en ambas especies. [5] [6]

GATA1 regula la expresión (es decir, la formación de los productos de los genes) de un conjunto de genes que median el desarrollo de glóbulos rojos y plaquetas. Sus funciones críticas en la formación de glóbulos rojos incluyen promover la maduración de células precursoras, por ejemplo, eritroblastos , a glóbulos rojos y estimular estas células para erigir su citoesqueleto y biosintetizar sus componentes portadores de oxígeno a saber, hemoglobina y hemo . GATA1 juega un papel igualmente crítico en la maduración de las plaquetas sanguíneas de megacarioblastos , promegacariocitos y megacariocitos.; las últimas células luego arrojan a la sangre fragmentos de su citoplasma, es decir, plaquetas, encerrados en la membrana. [5] [7]

Como consecuencia del papel vital que tiene GATA1 en la maduración adecuada de los glóbulos rojos y las plaquetas, la inactivación de mutaciones en el gen GATA1 (es decir, mutaciones que resultan en la producción de niveles reducidos, nulos o menos activos de GATA1) causan el cromosoma X -enfermedades anémicas y / o hemorrágicas ligadas a la reducción de la formación y funcionalidad de los glóbulos rojos y / o plaquetas, respectivamente, o, en determinadas circunstancias, la proliferación patológica de megacarioblastos. Estas enfermedades incluyen trastorno mieloproliferativo transitorio que ocurre en el síndrome de Down, leucemia megacarioblástica aguda que ocurre en el síndrome de Down ,Anemia de Diamond-Blackfan y varios síndromes combinados de anemia - trombocitopenia , incluido un trastorno del tipo del síndrome de las plaquetas grises . [8] [9] [10]

Los niveles reducidos de GATA1 debido a reducciones en la traducción de ARNm de GATA1 en su producto de factor de transcripción se asocian con la promoción de la progresión de la mielofibrosis , es decir, una enfermedad maligna que implica el reemplazo de células de la médula ósea por tejido fibroso y hematopoyesis extramedular , es decir, la extensión de células formadoras de células sanguíneas a sitios fuera de la médula ósea . [11] [12]

Gene [ editar ]

El gen GATA1 humano se encuentra en el brazo corto (es decir, "p") del cromosoma X en la posición 11.23. Tiene 7,74 kilobases de longitud, consta de 6 exones y codifica una proteína de longitud completa, GATA1, de 414 aminoácidos y una más corta, GATA1-S. GATA1-S carece de los primeros 83 aminoácidos de GATA1 y, por lo tanto, consta de solo 331 aminoácidos. [13] [14] [15] Códigos GATA1 para motivos estructurales de dos dedos de zinc , C-ZnF y N-ZnF, que están presentes en las proteínas GATA1 y GATA1-S. Estos motivos son críticos para las acciones reguladoras de genes de ambos factores de transcripción. N-ZnF es un sitio frecuente de mutaciones que causan enfermedades. Al carecer de los primeros 83 aminoácidos y, por lo tanto, de uno de los dos dominios de activación de GATA1, GATA1-S tiene una actividad de regulación genética significativamente menor que GATA1. [8] [15]

Los estudios en Gata1 - ratones knockout , es decir, ratones que carecen del gen Gata1 , indican que este gen es esencial para el desarrollo y mantenimiento de células hematológicas basadas en sangre y / o tejidos, particularmente glóbulos rojos y plaquetas, pero también eosinófilos , basófilos , mastocitos y células dendríticas . Los ratones knock-out mueren el día 11.5 de su desarrollo embrionario debido a una anemia severa que se asocia con la ausencia de células del linaje de glóbulos rojos, un número excesivo de células precursoras de plaquetas malformadas y la ausencia de plaquetas.. Estos defectos reflejan el papel esencial de Gata-1 en la estimulación del desarrollo, la autorrenovación y / o la maduración de los glóbulos rojos y las células precursoras de plaquetas . Los estudios en ratones con el gen Gata1 reducido durante la edad adulta muestran que: 1) se requiere Gata1 para la estimulación de la eritropoyesis (es decir, aumento de la formación de glóbulos rojos) en respuesta al estrés y 2) los ratones adultos con deficiencia de Gata1 invariablemente desarrollan una forma de mielofibrosis . [16] [17]

Proteínas GATA1 [ editar ]

Tanto en GATA1 como en GATA1-S, C-ZnF (es decir , dedo de zinc en el extremo C ) se une a sitios de secuencias de ácido nucleico específicas del ADN, es decir, (T / A (GATA) A / G), en los sitios de regulación de la expresión de sus genes diana y, al hacerlo, estimula o suprime la expresión de estos genes diana. Su N-ZnF (es decir , dedos de zinc en el extremo N ) interactúa con una proteína nuclear reguladora del factor de transcripción esencial, FOG1 . FOG1 promueve o suprime poderosamente las acciones que los dos factores de transcripción tienen en la mayoría de sus genes diana. Similar al knockout de Gata1 , knockout del gen del ratón para FOG1, Zfpm1, provoca un fallo total del desarrollo de los glóbulos rojos y letalidad embrionaria el día 11.5. Basado principalmente en estudios en ratones, se propone que el complejo GATA1-FOG1 promueve la eritropoyesis humana al reclutar y unirse con al menos dos complejos reguladores de la expresión génica, el complejo Mi-2 / NuRD (un remodelador de cromatina ) y CTBP1 (una histona desacetilasa ) y tres proteínas reguladoras de la expresión génica, SET8 (una histona metiltransferasa inhibidora de GATA1 ), BRG1 (un activador de la transcripción ) y Mediator (un coactivador de la transcripción ). Otras interacciones incluyen aquellas con:BRD3 (remodela los nucleosomas del ADN ), [18] [19] [20] BRD4 (se une a residuos de lisina acetilada en la histona asociada al ADN para regular la accesibilidad genética), [18] FLI1 (un factor de transcripción que bloquea la diferenciación eritroide), [21] [22] HDAC1 (una histona desacetilasa ), [23] LMO2 (regulador del desarrollo de eritrocitos), [24] ZBTB16 (factor de transcripción que regula la progresión del ciclo celular ), [25] TAL1 (un factor de transcripción), [26] FOG2(un regulador del factor de transcripción), [27] y GATA2 (El desplazamiento de GATA2 por GATA1, es decir, el "interruptor GATA", en ciertos sitios de regulación de genes es fundamental para el desarrollo de sangre roja en ratones y, presumiblemente, en humanos). [17] [28] [29] Las interacciones GATA1-FOG1 y GATA2-FOG1 son críticas para la formación de plaquetas en ratones y, de manera similar, pueden ser críticas para esto en humanos. [17]

Fisiología y Patología [ editar ]

GATA1 se describió por primera vez como un factor de transcripción que activa el gen de la hemoglobina B en los precursores de glóbulos rojos de los pollos. [30] Estudios posteriores en ratones y células humanas aisladas encontraron que GATA1 estimula la expresión de genes que promueven la maduración de las células precursoras (p. Ej., Eritroblastos ) a glóbulos rojos mientras silencian los genes que hacen que estos precursores proliferen y, por lo tanto, se renueven . [31] [32] GATA1 estimula esta maduración, por ejemplo, induciendo la expresión de genes en las células eritroides que contribuyen a la formación de su citoesqueleto y que producen las enzimas necesarias para la biosíntesis dehemoglobinas y hemo , los componentes de los glóbulos rojos que transportan oxígeno. Por tanto, las mutaciones que inactivan GATA1 pueden dar como resultado una falla en la producción de un número suficiente de glóbulos rojos y / o completamente funcionales. [5] También basado en estudios de ratones y células humanas aisladas, GATA1 parece jugar un papel igualmente crítico en la maduración de las plaquetas de sus células precursoras. Esta maduración implica la estimulación de megacarioblastos para madurar finalmente a megacariocitos, cuyas células arrojan fragmentos de su citoplasma, es decir, plaquetas, encerrados en la membrana, a la sangre. Por tanto, las mutaciones que inactivan GATA1 pueden dar como resultado niveles reducidos y / o plaquetas sanguíneas disfuncionales. [5][7]

Los niveles reducidos de GATA1 debido a la traducción defectuosa del ARNm de GATA1 en megacariocitos humanos se asocian con mielofibrosis , es decir, la sustitución de células de la médula ósea por tejido fibroso. Basado principalmente en estudios de ratones y células humanas aisladas, se cree que esta mielofibrosis es el resultado de la acumulación de células precursoras de plaquetas en la médula ósea y su liberación de cantidades excesivas de citocinas que estimulan las células del estroma de la médula ósea para que se conviertan en fibroblastos y osteoblastos secretores de fibras . Según estudios en ratones, también se cree que los niveles bajos de GATA1 promueven el desarrollo de agrandamiento esplénico y hematopoyesis extramedular.en la enfermedad de mielofibrosis humana. Estos efectos parecen resultar directamente de la proliferación excesiva de células precursoras plaquetarias anormales. [11] [12] [33] [34]

Las características clínicas asociadas con la inactivación de mutaciones de GATA1 u otras causas de niveles reducidos de GATA1 varían mucho con respecto no solo a los tipos de enfermedad que se presentan sino también a la gravedad de la enfermedad. Esta variación depende de al menos cuatro factores. En primer lugar , la inactivación de mutaciones en GATA1 causa ligada al cromosoma X enfermedades recesivas . Los hombres, con solo un gen GATA1 , experimentan las enfermedades de estas mutaciones, mientras que las mujeres, con dos genes GATA1, no experimentan ninguna evidencia de estas enfermedades o son extremadamente leves, a menos que tengan mutaciones inactivadoras en ambos genes o su mutación sea dominante negativa , es decir, inhibiendo el bien. función del gen. Segundo, la medida en que una mutación reduce los niveles celulares de GATA1 completamente funcional se correlaciona con la gravedad de la enfermedad. En tercer lugar , la inactivación de las mutaciones de GATA1 puede provocar diferentes manifestaciones de la enfermedad. Por ejemplo, las mutaciones en N-ZnF de GATA1 que interfieren con su interacción con FOG1 dan como resultado niveles reducidos de glóbulos rojos y plaquetas, mientras que las mutaciones en N-ZnF que reducen su afinidad de unión a genes diana causan una reducción en los glóbulos rojos más el tipo de talasemia y síntomas de tipo porfiria . En cuarto lugar , los antecedentes genéticos de los individuos pueden afectar el tipo y la gravedad de los síntomas. Por ejemplo, mutaciones que inactivan GATA1 en individuos con el extrael cromosoma 21 del síndrome de Down exhibe una proliferación de megacarioblastos que se infiltran y, en consecuencia, dañan directamente el hígado, el corazón, la médula ósea, el páncreas y la piel, además de un daño secundario que pone en peligro la vida de los pulmones y los riñones. Estos mismos individuos pueden desarrollar mutaciones secundarias en otros genes que provoquen leucemia megacarioblástica aguda . [15] [35]

Trastornos genéticos [ editar ]

GATA1 genes mutaciones se asocian con el desarrollo de diversos trastornos genéticos que pueden ser familiar (es decir heredado) o recién adquirida. Como consecuencia de su ubicación en el cromosoma X, las mutaciones GATA1 generalmente tienen un impacto fisiológico y clínico mucho mayor en los hombres, que tienen solo un cromosoma X junto con su gen GATA1 , que en las mujeres, que tienen dos de estos cromosomas y genes: las mutaciones GATA1 conducen a Enfermedades ligadas al cromosoma X que ocurren predominantemente en hombres. [15]Las mutaciones en el dominio de activación de GATA1 (GATA1-S carece de este dominio) están asociadas con el trastorno mieloproliferativo transitorio y la leucemia megacarioblástica aguda del síndrome de Down, mientras que las mutaciones en el motivo N-ZnF de GATA1 y GATA1-S se asocian con enfermedades similares a las congénitas. anemia diseritropoyética, trombocitopenia congénita y ciertas características que ocurren en la talasemia , síndrome de plaquetas grises , porfiria eritropoyética congénita y mielofibrosis . [8]

Trastornos relacionados con el síndrome de Down [ editar ]

Trastorno mieloproliferativo transitorio [ editar ]

Las mutaciones inactivadoras adquiridas en el dominio de activación de GATA1 son la causa aparente del trastorno mieloproliferativo transitorio que se presenta en individuos con síndrome de Down. Estas mutaciones son cambios de marco en el exón 2 que dan como resultado la incapacidad de producir la proteína GATA1, la formación continuada de GATA1-S y, por lo tanto, una capacidad muy reducida para regular los genes dirigidos a GATA1. La presencia de estas mutaciones está restringida a las células que portan el cariotipo de la trisomía 21 (es decir, el cromosoma 21 adicional ) del síndrome de Down: las mutaciones inactivadoras de GATA1 y la trisomía 21 son necesarias y suficientes para el desarrollo del trastorno. [35]El trastorno mieloproliferativo transitorio consiste en una proliferación relativamente leve pero patológica de células precursoras de plaquetas, principalmente megacarioblastos , que a menudo muestran una morfología anormal que se asemeja a los mieloblastos inmaduros (es decir, células madre unipotentes que se diferencian en granulocitos y son la célula proliferante maligna en la leucemia mieloide aguda ) . Los análisis de fenotipos indican que estos blastos pertenecen a la serie de megacarioblastos. Los hallazgos anormales incluyen la presencia frecuente de un número excesivo de blastos , niveles reducidos de plaquetas y glóbulos rojos, aumento de glóbulos blancos circulantesniveles e infiltración de células precursoras de plaquetas en la médula ósea, el hígado, el corazón, el páncreas y la piel. [35] Se cree que el trastorno se desarrolla en el útero y se detecta al nacer en aproximadamente el 10% de las personas con síndrome de Down. Se resuelve totalmente en ~ 3 meses, pero en los siguientes 1 a 3 años progresa a leucemia megacarioblástica aguda en 20% a 30% de estos individuos: el trastorno mieloprolierativo transitorio es un trastorno clonal (células anormales derivadas de células monoparentales), preleucémico y se clasifica como una enfermedad del síndrome mielodisplásico . [7] [8] [16] [35]

Leucemia megacarioblástica aguda [ editar ]

La leucemia megacarioblástica aguda es un subtipo de leucemia mieloide aguda que es extremadamente rara en adultos y, aunque aún rara, más común en niños. La enfermedad infantil se clasifica en dos subgrupos principales según su aparición en personas con o sin síndrome de Down . La enfermedad en el síndrome de Down ocurre en el 20% al 30% de las personas que previamente tenían un trastorno mieloproliferativo transitorio. Sus mutaciones GATA1 son cambios de marcoen el exón 2 que dan como resultado la falla en la producción de la proteína GATA1, la formación continua de GATA1-S y, por lo tanto, una capacidad muy reducida para regular los genes dirigidos a GATA1. El trastorno mieloproliferativo transitorio se detecta en el nacimiento o poco después y por lo general se resuelve durante los meses siguientes, pero es seguido en uno a tres años por leucemia megacarioblástica aguda. [7] Durante este intervalo de 1 a 3 años, los individuos acumulan múltiples mutaciones somáticas en células que tienen mutaciones inactivadoras de GATA1 más trisomía 21. Se cree que estas mutaciones son el resultado de la proliferación descontrolada de células blásticas causada por GATAT1.mutación en presencia del cromosoma 21 adicional y ser responsable de la progresión del trastorno transitorio a leucemia. Las mutaciones ocurren en uno o, más comúnmente, en múltiples genes que incluyen: TP53 , RUNX1 , FLT3 , ERG , DYRK1A , CHAF1B , HLCS , CTCF , STAG2 , RAD21 , SMC3 , SMC1A , NIPBL , SUZ12 , PRC2 , JAK1 , JAK2 , JAK3 , MPL , KRAS, NRAS , SH2B3 y MIR125B2, que es el gen del microARN MiR125B2. [7] [36]

Anemia de Diamond-Blackfan [ editar ]

La anemia de Diamond-Blackfan es una enfermedad genética familiar (es decir, hereditaria) (45% de los casos) o adquirida (55% de los casos) que se presenta en la infancia o, con menos frecuencia, en la niñez tardía como anemia aplásica y circulación de glóbulos rojos anormalmente agrandados . Otros tipos de glóbulos y plaquetas circulan a niveles normales y parecen tener una estructura normal. Aproximadamente la mitad de las personas afectadas tienen varios defectos de nacimiento . [10] La enfermedad se considera una enfermedad genética uniforme, aunque los genes que la causan no se han identificado en aproximadamente el 30% de los casos. En prácticamente todos los casos restantes, las mutaciones inactivadoras autosómicas recesivas ocurren en cualquiera de los 20 de los 80 genes que codificanproteínas ribosomales . Aproximadamente el 90% de las últimas mutaciones ocurren en 6 genes de proteínas ribosomales, a saber, RPS19 , RPL5 , RPS26 , RPL11 , RPL35A y RPS24 . [8] [10] Sin embargo, varios casos de anemia familiar de Diamond-Blackfan se relacionaron con mutaciones del gen GATA1 en la aparente ausencia de una mutación en los genes de las proteínas ribosómicas. Estas mutaciones de GATA1 ocurren en un sitio de empalme del exón 2 o en el codón de inicio de GATA1, causan la producción de GATA1-S en ausencia del factor de transcripción GATA1 y, por lo tanto, son de naturaleza inactivante de genes. Se propone que estosLas mutaciones GATA1 son una causa de anemia de Diamond Blackfan. [8] [15] [16]

Síndromes combinados de anemia y trombocitopenia [ editar ]

Ciertas mutaciones inactivadoras de GATA1 se asocian con trastornos familiares o, con menor frecuencia, esporádicos ligados al cromosoma X que consisten en anemia y trombocitopenia debido a una falla en la maduración de los precursores de glóbulos rojos y plaquetas, además de otras anomalías hematológicas. Estas mutaciones de GATA1 se identifican mediante una letra inicial que identifica el aminoácido normal seguido de un número que indica la posición de este aminoácido en GATA1, seguido de una letra final que identifica el aminoácido sustituido por el normal. Los aminoácidos se identifican como V = valina ; M = metionina ; G = glicina ; S = serina , D = ácido aspártico ; Y = tirosina , R =arginina ; W = triptófano , Q = glutamina ). Estas mutaciones y algunas anomalías clave que causan son: [8] [16] [37] [38]

  • V205M: enfermedad familiar caracterizada por anemia severa en fetos y recién nacidos; La médula ósea tiene un mayor número de plaquetas y precursores de glóbulos rojos malformados.
  • G208S y D218G: enfermedad familiar caracterizada por hemorragia grave, número reducido de plaquetas circulantes malformadas (es decir, agrandadas) y anemia leve.
  • D218Y: enfermedad familiar similar pero más grave que la enfermedad causada por mutaciones G209S y D218G.
  • R216W: caracterizado por una enfermedad de tipo beta talasemia , es decir, anemia microcítica , ausencia de hemoglobina B y persistencia hereditaria de hemoglobina fetal ; síntomas de porfiria eritropoyética congénita ; trombocitopenia leve a moderadamente grave con características del síndrome de las plaquetas grises.
  • R216Q: enfermedad familiar caracterizada por anemia leve con características de beta talasemia heterocigótica en lugar de homocigótica (es decir, manifiesta); trombocitopenia leve con características del síndrome de las plaquetas grises.
  • G208R: enfermedad caracterizada por anemia leve y trombocitopenia severa con eritroblastos y megacarioblastos malformados en la médula ósea. Las características estructurales de estas células fueron similares a las observadas en la anemia diseritropoyética congénita.
  • -183G> A: polimorfismo de un solo nucleótido raro (rs113966884 [39] ) en el que el nucleótido adenina reemplaza a la guanina en el ADN en la posición 183 nucleótidos corriente arriba del inicio de GATA1 ; trastorno caracterizado como anemia leve con características estructurales en los precursores de glóbulos rojos de la médula ósea similares a las observadas en la anemia diseritropoyética congénita.

El síndrome de las plaquetas grises es un trastorno hemorrágico congénito poco común causado por reducciones o ausencia de gránulos alfa en las plaquetas. Los gránulos alfa contienen varios factores que contribuyen a la coagulación de la sangre y otras funciones. En su ausencia, las plaquetas son defectuosas. Se considera comúnmente que el síndrome es el resultado únicamente de mutaciones en el gen NBEAL2 ubicado en el cromosoma 3 humano en la posición p21. En estos casos, el síndrome sigue una herencia autosómica recesiva , causa una tendencia hemorrágica leve a moderada y puede ir acompañado de un defecto en la secreción del contenido de los gránulos en los neutrófilos.. Hay otras causas para un trastorno hemorrágico congénito de plaquetas alfa-gránulos a saber, la enfermedad autosómica recesiva del síndrome de Arc causada por mutaciones en VPS33B (en el cromosoma humano 15 en q26) o VIPAS39 (en el cromosoma 14 en q34); la enfermedad autosómica dominante del síndrome relacionado con GFI1B causado por mutaciones en GFI1B (ubicado en el cromosoma 9 humano en q34); y la enfermedad causada por mutaciones R216W y R216Q en GATA1. La enfermedad relacionada con la mutación GATA1 se asemeja a la causada por mutaciones NBEAL2 en que está asociada con la circulación de un número reducido (es decir, trombocitopenia) de plaquetas anormalmente agrandadas (es decir, macrotrombocitos), deficientes en gránulos alfa. Se diferencia de la enfermedad inducida por NBEAL2 en que está ligada al cromosoma X, se acompaña de una tendencia hemorrágica moderadamente grave y se asocia con anomalías en los glóbulos rojos (p. Ej., Anemia, un trastorno similar a la talasemia debido a una producción desequilibrada de hemoglobina y / o un trastorno similar a la porfiria . [40] [37] Un estudio reciente encontró que GATA1 es un fuerte potenciador de la expresión de NBEAL2 y que las mutaciones que inactivan R216W y R216Q en GATA1 pueden causar el desarrollo de plaquetas con deficiencia de gránulos alfa al no estimular la expresión de la proteína NBDAL2. [41]Dadas estas diferencias, el trastorno relacionado con la mutación GATA1 parece mejor clasificado como clínica y patológicamente diferente que el síndrome de las plaquetas grises. [40]

GATA1 en mielofibrosis [ editar ]

La mielofibrosis es una neoplasia maligna hematológica rara caracterizada por fibrosis progresiva de la médula ósea, hematopoyesis extramedular (es decir, formación de células sanguíneas fuera de su sitio normal en la médula ósea), reducciones variables en los niveles de células sanguíneas circulantes, aumentos en los niveles circulantes de los precursores de las últimas células, las anomalías en la maduración de las células precursoras de las plaquetas y la agrupación de megacariocitos con malformaciones graves en la médula ósea. En última instancia, la enfermedad puede progresar a leucemia . Estudios recientes indican que los megacariocitos, pero no otros tipos de células en casos raros de mielofibrosis, tienen niveles muy reducidos de GATA1 como resultado de una deficiencia ribosómica en la traducción de GATA1.ARNm en factor de transcripción GATA1. Los estudios sugieren que estos niveles reducidos de GATA1 contribuyen a la progresión de la mielofibrosis al provocar un deterioro en la maduración de las células precursoras de plaquetas, al promover la hematopoyesis extramedular y, posiblemente, al contribuir a su transformación leucémica . [12] [33] [34]

Referencias [ editar ]

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Lectura adicional [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Genecards
  • Entrada de GeneReviews / NCBI / NIH / UW sobre citopenia ligada a X relacionada con GATA1
  • Geneatlas
  • Infobiogen
  • Nextbio
  • FactorBook GATA1

Otros tipos de mutaciones de GATA2 provocan la sobreexpresión del factor de transcripción GATA2. Esta sobreexpresión está asociada con el desarrollo de AML no familiar. Aparentemente, el nivel de expresión del gen GATA2 debe equilibrarse delicadamente entre deficiencia y exceso para evitar enfermedades potencialmente mortales. [1] [2]

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