Elucidating the role of Btg1 and Btg2 in hematopoietic homeostasis

Abstract

Hematopoietic homeostasis refers to the maintenance of various progenitor cells in the hematopoietic system at a certain ratio and is disrupted by activation in response to stress stimuli such as chemotherapy intervention. Progenitor cells of various lineages that exist in heamtopoiesis can be explained by the intrinsic net work driven by transcription factors and the potential for multilineage differentiation depending on the bone marrow microenvironment (a.k.a. bone marrow niche). Despite recent advances in the understanding of hematopoietic homeostasis, the regulatory mechanisms mediated by cell intrinsic factors still remain a challenge. Btg (B cell translocation gene)1 and Btg2 are important regulators of early hematopoiesis and function as cell intrinsic self-maintenance factors that regulate cell growth and quiescence. Here, immunophenotyping was performed under steady-state and 5-FU-induced stress conditions to investigate the major immunophenotypes of Btg1 and Btg2-mediated functions. The effect on Btg1/2-mediated regulation of hematopoietic homeostasis was demonstrated using flow cytometry, in vitro colony forming unit (CFU) assays, and complete blood count (CBC) test assays. Under steady-state conditions, the Btg1/2-deficient hematopoiesis showed upregulation of common-myeloid progenitor (CMP) and granulocyte-macrophage progenitor (GMP), suggesting disruption of hematopoietic homeostasis toward myelopoiesis. Subsequent myeloid lineages, Neutrohil and Monocyte-Macrophage, significantly increased and decreased, respectively. Under 5-FU-induced stress conditions, common lymphoid progenitor (CLP) increased along with CMP and GMP, suggesting that Btg1/2 has a mediated effect on lymphopioesis as well as myelopoiesis. The neutrophil ratio was also upregulated, and monocyte-macrophage was decreased under stress conditions, suggesting a Btg1/2-mediated biphasic role. This study reveals Btg1/2-mediated hematopoietic homeostasis and suggests that it is an important regulator in maintaining myeloid lineage hematopoietic homeostasis. 조혈 항상성은 조혈 계통에 있는 여러 전구세포들이 일정 비율로 유지되는것을 말하며, 화학요법 개입과 같은 스트레스 자극에 대한 반응으로 활성화 되어 항상성이 파괴된다. 조혈 계통에 존재하는 다양한 형태의 전구세포들은 전사인자에 의해 구동되는 세포 내적 네트워크와 이들이 존재하는 골수 미세환경에 따라 다 계통 분화에 대한 잠재력으로 설명할 수 있다. 최근 조혈 항상성에 대한 이해가 크게 발전했음에도 불구하고, 세포 내적 인자에 의한 조절 기전은 여전히 어려운 과제로 남아있다. Btg (B cell translocation gene)1과 Btg2 는 초기 조혈의 중요한 조절자로서, 세포 성장과 휴지상태를 조절하는 세포 내적 자가유지 인자로 기능한다. 본 연구에서, Btg1과 Btg2 매개 기능의 주요 표현형을 조사하기 위해 정상상태 조건과 5-Fluorouracil로 유도한 스트레스 유발 조건에서 면역표현형 검사를 수행하였다. 유세포 분석, in vitro colony forming unit (CFU) assay, 전혈 검사(CBC test)를 통해 Btg1/2 매개 조혈 항상성 조절에 관한 영향이 입증되었다. 정상 상태 조건에서 Btg1/2 결손 마우스 모델은 공통 골수 전구세포(CMP)와 과립구-대식세포 전구세포(GMP)에 대한 상향조절을 보였으며, 이는 골수조혈에 대한 조혈 항상성이 붕괴되었음을 시사한다. 후속 골수 계통 세포인 호중구, 단핵구대식세포는 각각 큰 폭으로 증가 및 감소하였다. 스트레스 유도 조건에서는 CMP, GMP와 더불어 공통 림프 전구세포 (CLP)가 증가하여 골수구계 조혈 뿐만 아니라 림프구계 조혈에 Btg1/2 매개 효과가 있음이 입증되었다. 호중구 비율 또한 상향 조절 되었으며, 단핵구-대식세포는 스트레스 조건에서 감소하였는데, 이는 Btg1/2 매개 이중역할이 있음을 시사한다. 본 연구는 Btg1/2가 조혈 항상성을 조절하고 있음을 밝히고 골수 계통 항상성 유지에 중요 조절자임을 시사한다.