Increased Levels of NOTCH1, NF-κB, and Other Interconnected Transcription Factors Characterize Primitive Sets of Hematopoietic Stem Cells

Abstract

As previously shown, higher levels of NOTCH1 and increased NF-κB signaling is a distinctive feature of the more primitive umbilical cord blood (UCB) CD34+ hematopoietic stem cells (HSCs), as compared to bone marrow (BM). Differences between BM and UCB cell composition also account for this fi nding. The CD133 marker defi nes a more primitive cell subset among CD34+ HSC with a proposed hemangioblast potential. To further evaluate the molecular basis related to the more primitive characteristics of UCB and CD133+ HSC, immunomagnetically purifi ed human CD34+ and CD133+ cells from BM and UCB were used on gene expression microarrays studies. UCB CD34+ cells contained a signifi cantly higher proportion of CD133+ cells than BM (70% and 40%, respectively). Cluster analysis showed that BM CD133+ cells grouped with the UCB cells (CD133+ and CD34+) rather than to BM CD34+ cells. Compared with CD34+ cells, CD133+ had a higher expression of many transcription factors (TFs). Promoter analysis on all these TF genes revealed a signifi cantly higher frequency (than expected by chance) of NF-κB-binding sites (BS), including potentially novel NF-κB targets such as RUNX1, GATA3, and USF1. Selected transcripts of TF related to primitive hematopoiesis and self-renewal, such as RUNX1, GATA3, USF1, TAL1, HOXA9, HOXB4, NOTCH1, RELB, and NFKB2 were evaluated by real-time PCR and were all signifi cantly positively correlated. Taken together, our data indicate the existence of an interconnected transcriptional network characterized by higher levels of NOTCH1, NF-κB, and other important TFs on more primitive HSC sets.

Papel de Notch e NF-kB na regulação de fatores de transcrição durante a diferenciação in vitro de células T a partir de células progenitoras hematopoéticas CD34+

“…Adicionalmente, a função tímica e a diversidade de receptores de células T (TCR) são maiores nos recipientes de SCU do que nos transplantados com MO (Talvensaari et al, 2002). Possivelmente ligado a isto, os receptores de SCU apresentam um menor risco de desenvolver a doença do enxerto contra hospedeiro -DECH (quando linfócitos T maturos originados a partir da medula óssea transplantada reagem contra o corpo do receptor, levando a uma rejeição severa), uma vez que as CTH de SCU, pelo seu caráter primitivo, estariam sujeitas aos processos de seleção, comuns nos recém nascidos (Riddell & Appelbaum, 2007;Frey et al, 2009 (Panepucci et al, 2010). entre eles: RUNX1/AML1 (Hirai et al, 2005;Tsuzuki et al, 2007), GATA3 (Ho et al, 2007), USF1 (Giannola et al, 2000;Zhu et al, 2003), TAL1/SCL (Jaffredo et al, 2005;Reynaud et al, 2005;Kurita et al, 2006;Patterson et al, 2007), HOXA9 (Wagner et al, 2004;Dorsam et al, 2004;Ferrell et al, 2005) e HOXB4 (Buske et al, 2002;Kyba et al, 2002;Dai et al, 2006 (Panepucci et al, 2007;Panepucci et al, 2010).…”

“…Os genes das diferentes subunidades que compõe os complexos transcricionais da família NF-κB (RelA, RelB, NF-KB1 e NF-KB2) possuem, em seus promotores, seqüências específicas para a ligação de complexos NF-κB (Panepucci et al, 2010) e consequentemente, constituem potenciais alvos diretos desta via (Liptay et al, 1994;Lombardi et al, 1995;Bren et al, 2001 Notch1 e NFKB2 e RELB (Panepucci et al, 2010).…”

“…Resultados obtidos anteriormente por nosso grupo; entre eles, a alta correlação entre os níveis transcricionais de NOTCH1 e GATA3 e a presença de sítios de ligação para CSL no promotor da isoforma GATA3a indicavam a possível regulação de GATA3 pela via Notch (Panepucci et al, 2010). Resultados obtidos por outros grupos identificaram a regulação direta da isoforma GATA3a pelo complexo transcricional CSL/NICD, no entanto, durante a diferenciação de linfócitos T naive em linfócitos Th2 (Amsen et al, 2007;Fang et al, 2007;Kubo, 2007;Ho et al, 2009 inibidor da via Notch (GSI), provavelmente devido ao curto período avaliado e à ausência do co-estímulo do TNF-α.…”

“…Em estudos prévios deste grupo, uma alta correlação entre os níveis transcricionais dos fatores de transcrição HOXB4 e USF1 foi identificada, o que indicaria uma possível regulação de HOXB4 por USF1 (Panepucci et al, 2010). De fato, a literatura indicava que a expressão de HOXB4 pode ser regulada nas CTH, por um complexo formado pelos fatores transcricionais USF1/2 e NF-Y (Giannola et al, 2000;Zhu et al, 2003).…”

“…No entanto, isto não exclui a possibilidade de que em condições basais de CTH presentes na MO ou no SCU, como nas avaliadas anteriormente por este grupo (Panepucci, 2010), os níveis de USF1 possam ser responsáveis pelos níveis elevados de HOXB4.…”