La proteína homeobox Hox-A9 es una proteína que en los humanos está codificada por el gen HOXA9 . [5] [6]
En los vertebrados , los genes que codifican la clase de factores de transcripción llamados genes homeobox se encuentran en grupos denominados A, B, C y D en cuatro cromosomas separados. La expresión de estas proteínas se regula espacial y temporalmente durante el desarrollo embrionario. Este gen es parte del grupo A en el cromosoma 7 y codifica un factor de transcripción que se une al ADN y que puede regular la expresión, la morfogénesis y la diferenciación génica. Este gen es muy similar al gen abdominal-B (Abd-B) de la mosca Drosophila . Un evento de translocación específico que causa una fusión entre este gen y el gen NUP98 se ha asociado con la leucemogénesis mieloide. [7]
Como la disfunción de HOXA9 se ha implicado en la leucemia mieloide aguda , [8] y se ha demostrado que la expresión del gen difiere notablemente entre linajes de eritrocitos en diferentes etapas de desarrollo, [9] el gen es de particular interés desde una perspectiva hematopoyética.
Como HOXA9 es parte de la familia homeobox , involucrada en la configuración de los planes corporales de los animales, [10] es probable que HOXA9 muestre una mayor expresión en células con mayores potenciales de diferenciación. De hecho, en el linaje hematopoyético, se ha descubierto que HOXA9 se expresa preferentemente en células madre hematopoyéticas (HSC), y se regula a la baja a medida que la célula se diferencia y madura más. [11]
Se ha demostrado que los ratones knock out para HOXA9 desarrollan una reducción en la cantidad de células progenitoras mieloides comunes circulantes, que se diferencian en células progenitoras eritroides. [12] El mismo estudio indicó que las deficiencias de HOXA9 afectaron específicamente al linaje de granulocitos del progenitor mieloide común, y fue en los ratones knock out para HOXA7 donde se vio afectado el linaje eritroide; sin embargo, ErythronDB muestra que HOXA7 se expresa de manera insignificante en todas las etapas de cada linaje eritroide. [9] Esto es algo que necesita investigarse más a fondo y podría arrojar luz sobre las interacciones entre los genes de la familia HOXA.
Otro estudio encontró que las HSC knock out de HOXA9 mostraron un deterioro de 5 veces en la tasa de proliferación in vitro, así como una maduración retrasada a progenitores comprometidos, específicamente la maduración mieloide, y que las tasas normales de proliferación y diferenciación podrían restablecerse reintroduciendo un vector HOXA9 en el cultivo. [13] In vivo, los ratones letalmente irradiados con HSC knock out de HOXA9 trasplantados mostraron una reducción de 4 a 12 veces en la capacidad de repoblación. Además, desarrollaron un 60% menos de colonias mieloides y eritroides en la médula ósea en comparación con el tipo salvaje. [14] Además, los ratones transgénicos con HOXA9 sobreexpresado desarrollaron un aumento de 15 veces en la cantidad de células progenitoras comprometidas en la médula ósea , [15] lo que indica que HOXA9 sobreexpresado induce la expansión de la población de HSC sin alterar la diferenciación.
A partir de estos resultados, parece que HOXA9 es importante para mantener las poblaciones de HSC, así como para guiar su diferenciación, especialmente hacia linajes mieloides (eritroides y granulocitos).
A lo largo del desarrollo de un mamífero, hay tres etapas distintas de formación de eritrocitos: embrionaria, fetal y adulta. Los eritrocitos adultos son el tipo de célula sanguínea más común en los mamíferos , y su forma bicóncava característica, su diámetro de 7-8 μm y su enucleación se encuentran entre las mayores similitudes entre las especies de mamíferos. [16] Sin embargo, los eritrocitos primitivos y fetales, que circulan durante las primeras etapas del desarrollo, son marcadamente diferentes de sus contrapartes adultas, más obviamente a través de su mayor tamaño, menor esperanza de vida, nucleación, contención de diferentes cadenas de hemoglobina y mayor afinidad por el oxígeno. [17] Las razones y funciones de estas diferencias no están bien establecidas.
HOXA9 es un candidato para uno de los genes responsables de estas diferencias morfológicas entre los linajes de eritrocitos, ya que se expresa de manera diferente en cada linaje. [9] En los precursores primitivos de eritrocitos, la expresión de HOXA9 es casi nula. Aumenta ligeramente en la etapa fetal y luego se expresa en gran medida en los precursores de eritrocitos adultos. Este perfil de expresión se relaciona con la importancia de HOXA9 en las HSC, ya que refleja el hecho de que las HSC están ausentes en el embrión en desarrollo, experimentan una producción inicial en la etapa fetal y son vitales en el adulto. Además, en los precursores fetales y adultos, no todas las etapas precursoras muestran expresión de HOXA9. La mayor parte de la expresión se encuentra en la etapa de proeritroblasto (P) y una cantidad menor en la etapa de eritroblasto basófilo (B). Hay casi cero expresión en las etapas de ortonormoblasto (O) y reticulocito (R). [9] P y B son las dos primeras etapas de la diferenciación comprometida en el linaje de eritrocitos, y esto implica que HOXA9 puede estar involucrado solo en la diferenciación y proliferación de HSC, en lugar del proceso de maduración de eritrocitos.
Por lo general, HOXA9 se expresa en el cromosoma 7 y el gen de nucleoporina NUP98 se expresa en el cromosoma 11. Sin embargo, una translocación genética que a veces ocurre en humanos mueve NUP98 al cromosoma 7, donde se fusiona con HOXA9 para formar el oncogén NUP98-HOXA9 . [8] Este oncogén ha sido ampliamente implicado en la leucemia mieloide aguda (LMA), y la expresión de este oncogén es el factor único más altamente correlacionado con el mal pronóstico de la LMA. [15] Se ha descubierto que el oncogén aumenta las tasas proliferativas de las HSC al tiempo que altera su diferenciación.
El oncogén de fusión HOXA9 provoca una tasa de proliferación de HSC 8 veces mayor después de 5 semanas de cultivo celular en comparación con las células de control, [18] y duplica el período de tiempo durante el cual las HSC pueden autorenovarse a un promedio de 54,3 días, en comparación con las HSC humanas de control que dejaron de proliferar después de 27,3 días. [19]
Existen resultados contradictorios en cuanto al efecto del oncogén en la diferenciación de las HSC en el linaje eritroide. Un estudio observó que el oncogén tenía un efecto perjudicial en la diferenciación de las HSC, especialmente en el linaje eritroide, ya que las colonias de proeritroblastos derivadas in vitro de HSC mutadas eran menos en número en comparación con las derivadas de HSC de control, independientemente de los factores de crecimiento como la eritropoyetina y las interleucinas que se introdujeron en los cultivos. [18] Sin embargo, otro estudio señaló que las colonias eritroides estaban dos veces más pobladas en cultivos de HSC oncogén en comparación con las HSC de control. [19] Es posible que estas observaciones diferentes se deban a una diferenciación tardía de las HSC afectadas por el oncogén. El estudio que observó un aumento en el número de células eritroides señaló que este efecto proliferativo solo podía observarse después de aproximadamente 3 semanas, y antes de esto, el número de células era comparable, si no menor, para el cultivo de oncogén. [19] El estudio que observó una disminución en el número de células no citó el momento de la medición, por lo que si fue dentro de las tres semanas posteriores al cultivo, el número reducido puede atribuirse a este retraso.
Los proeritroblastos formados en las colonias densamente pobladas de cultivos de HSC oncogénicos son sorprendentemente diferentes de los formados en las colonias de control. Al teñir las colonias con giemsa , se demostró que las células derivadas del oncogén no estaban hemoglobinizadas, eran más grandes, tenían una forma mucho menos uniforme y tenían un núcleo claramente grande. [19] Estas son algunas de las diferencias morfológicas clave entre los eritrocitos primitivos y los eritrocitos adultos. Por lo tanto, la fusión NUP98-HOXA9 puede dar lugar a una nueva población de eritrocitos primitivos en casos de LMA, y al investigar las diversas proteínas codificadas por este oncogén, puede ser posible no solo establecer algunas causas moleculares de la LMA, sino también identificar algunas proteínas cruciales involucradas en la eritropoyesis temprana que están ausentes durante la eritropoyesis adulta.
Existe una forma rara de LMA, la leucemia eritroide pura , donde solo los precursores eritroides de los progenitores mieloides son leucémicos, y no los precursores de granulocitos. En esta forma de LMA, los niveles de eritroblastos pueden alcanzar hasta el 94,8% de todas las células nucleadas en la médula ósea, [20] y las formas inmaduras de los eritroblastos, los proeritroblastos y los eritroblastos basófilos, se encuentran más comúnmente. [21] Un estudio señaló que en grupos leucémicos de control con LMA general, los eritroblastos inmaduros representaban el 8% de todas las células eritroides, pero en un grupo con leucemia eritroide pura, este número fue de un mínimo del 40% y varió hasta el 83%. [21] Además, en el caso de la leucemia eritroide pura, los eritrocitos inmaduros son los más afectados morfológicamente, siendo más grandes y a veces bi- o trinucleicos. [21] Por lo tanto, las etapas más afectadas del desarrollo de los eritrocitos en la leucemia eritroide pura son las mismas etapas en las que la expresión de HOXA9 es mayor.
El HOXA9 también se ha utilizado como un posible biomarcador del cáncer de ovario. Debido a que la familia de genes homebox desempeña un papel esencial en el desarrollo y la diferenciación, es común ver malformaciones en estos genes cruciales a menudo vinculadas a la malignidad (Faaborg et al., 2021). Alrededor del 70%-80% de todas las muertes por cáncer de ovario epitelial están asociadas con el cáncer de ovario seroso de alto grado (Li et al., 2022).
Los genes HOXA9 son responsables de la formación de patrones del sistema de Müller en las mujeres y, a menudo, se encuentran en las trompas de Falopio; sin embargo, se ha descubierto que están metilados en los tejidos ováricos (Faaborg et al., 2021). Cuando el gen HOXA9 muestra metilación en el tejido ovárico, se cree que esta expresión génica anormal es un precursor de la carcinogénesis a través de la vía molecular en el tejido ovárico (Faaborg et al., 2021).
En los ovarios normales y en los tumores benignos, la HOXA9 no está metilada, pero en todos los tejidos de cáncer de ovario sí lo está (Faaborg et al., 2021). Esto respalda la idea de que la hipermetilación en las regiones promotoras de HOXA9 en los tejidos ováricos podría activar la oncogénesis o suprimir los genes supresores de tumores que también favorecerían la oncogénesis (Faaborg et al., 2021).
Dado que los síntomas del cáncer de ovario son tan poco claros, a menudo se diagnostica de forma tardía como una enfermedad avanzada con opciones limitadas de cura (Faaborg et al., 2021). Los diagnósticos tempranos supondrían una mejora enorme en la tasa de supervivencia y la vía de tratamiento de las pacientes con esta enfermedad.
Se ha demostrado que HOXA9 interactúa con:
La expresión de HOXA9 está regulada por varios genes, incluidos UTX , WHSC1 , MLL y MEN1 . [25] UTX, MLL y WHSC1 codifican la actividad de metilación y desmetilación de proteínas , [9] específicamente para el complejo de histona metiltransferasa , cuyos niveles aumentados se han demostrado que se correlacionan con una mayor expresión de HOXA9. [26] MEN1 codifica la proteína supresora de tumores menin , y los niveles más bajos de menin como resultado de la escisión de MEN1 se correlacionan con una baja expresión de HOXA9. [27] UTX y WHSC1 también muestran patrones de expresión similares a HOXA9, siendo más bajos en el linaje de eritrocitos embrionarios, más altos en la etapa fetal y mostrando la expresión más alta en la etapa adulta. [9] Sin embargo, MLL y MEN1 muestran una expresión consistente a través de cada linaje eritroide, [9] y es posible que algún otro factor de transcripción pueda estar interfiriendo con las acciones de estos genes en HOXA9 durante la etapa embrionaria.
HOXA9 por sí mismo regula una amplia gama de genes, como Flt3 , Erg, Myb y Lmo2 , [28] todos los cuales exhiben el patrón característico de expresión creciente a través de los linajes eritroides mostrados por HOXA9. [9] Además, las mutaciones en cada uno de estos genes han sido implicadas en cánceres . La duplicación de Flt3 se observa en el 20% de los casos de LMA, y junto con la translocación de NUP98, se asocia con un mal pronóstico. [29] Erg y Myb son parte de dos familias de factores de transcripción que, cuando mutan, se correlacionan fuertemente con el cáncer de próstata y la mieloblastosis respectivamente. [30] Lmo2 está asociado con leucemias de células T , y también es esencial para la eritropoyesis en etapas tempranas del desarrollo, ya que los ratones knock out de Lmo2 experimentan falla de la eritropoyesis del saco vitelino y el embrión muere alrededor de 10,5 días después del coito. [31] Esto parece contradecir la expresión observada de Lmo2, que es significativamente menor en las etapas embrionarias en comparación con las etapas fetal y adulta. [9]
Ya se ha demostrado que otros genes cooperan con NUP98-HOXA9 y aumentan su actividad, como Dnalc4, Fcgr2b , FcrI y Con1. [32] Este estudio en particular utilizó la reacción en cadena de la polimerasa con transcripción inversa para medir los cambios en la expresión genética.
Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .