Globin Gene Expression: Role of Transcription Factors

Abstract

La dérégulation de l'expression génétique est une base pathophysiologique de plusieurs maladies. On a utilisé le locus du gène β-globine humain comme modèle pour élucider le mécanisme de régulation de la transcription génétique et évaluer son expression génétique durant l'érythropoïèse. La famille des protéines 'E' est composée de facteurs de transcription qui possèdent plusieurs sites de liaison au sein de locus du gène β-globine, suggérant leur rôle potentiel dans la régulation de l’expression de ces gènes. Nous avons montré que les facteurs HEB, E2A et ETO2 interagissent d’une manière significative avec la région contrôle du Locus (LCR) et avec les promoteurs des gènes de la famille β-globine. Le recrutement de ces facteurs au locus est modifié lors de l'érythropoïèse dans les cellules souches hematopoitiques et les cellules erythroides de souris transgéniques pour le locus de la β-globine humain, ainsi que dans les cellules progénitrices hématopoïétiques humaines. De plus par cette étude, nous démontrons pour la première fois que le gène β-globine humain est dans une chromatine active et qu’il interagit avec des facteurs de transcriptions de type suppresseurs dans les cellules progénitrices lymphoïdes (voie de différentiation alternative). Cette étude a aussi été faite dans des souris ayant une génétique mutante caractérisée par l'absence des facteurs de transcription E2A ou HEB.

Aberrant gene expression is an underlying pathophysiology in many disease conditions. Lineage-specification and -commitment is tightly dependent on lineage-specific transcription factors to regulate the expression of target genes. Using human β-globin locus as a model, we investigated how the transcriptional machinery is set and regulated during erythropoiesis and how it impacts globally on gene expression. Class I bHLH proteins are important transcription factors whose binding sites are frequently clustered throughout the β-globin gene locus, suggesting their role in globin gene regulation. We showed that, in hematopoietic progenitor (HPC) and erythroid cells (EryC) of the transgenic mouse for human β-globin locus and human HPC cells (CD34+); HEB, E2A and ETO-2 significantly interact with locus control region (LCR) and promoters of globin genes, and their relative ratio is altered during erythropoiesis. For the first time, we found that in other hematopoietic lineages, human β-globin locus is in active chromatin and interacts with transcription factors involved in repression. Strikingly and consistent with the expression of globin genes, we characterized transcription factors involved in open chromatin configuration and basal level of globin gene expression in lymphoid progenitor cells. Further, with the genetic power of E2A and HEB knockout mice, our findings were clarified in mutant backgrounds.