RUNX1

El factor de transcripción relacionado con Runt 1 ( RUNX1 ), también conocido como proteína de la leucemia mieloide aguda 1 (AML1) o subunidad alfa-2 del factor de unión al núcleo (CBFA2), es una proteína codificada por el gen RUNX1 en humanos. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

RUNX1 es un factor de transcripción que regula la diferenciación de las células madre hematopoyéticas en células sanguíneas maduras. ^{[ 7 ]} Además, desempeña un papel fundamental en el desarrollo de las neuronas que transmiten el dolor . ^{[ 8 ]} Pertenece a la familia de genes del factor de transcripción relacionado con Runt (RUNX), también llamado factor de unión central α (CBFα). Las proteínas RUNX forman un complejo heterodimérico con CBFβ , lo que confiere mayor afinidad de unión al ADN y estabilidad al complejo.

Las translocaciones cromosómicas que involucran el gen RUNX1 están asociadas con varios tipos de leucemia , incluida la LMA M2 . ^{[ 9 ]} Las mutaciones en RUNX1 están implicadas en casos de cáncer de mama . ^{[ 10 ]}

En humanos, el gen RUNX1 tiene una longitud de 260 kilobases (kb) y se localiza en el cromosoma 21 (21q22.12). Este gen puede transcribirse a partir de dos promotores alternativos : el promotor 1 (distal) y el promotor 2 (proximal). Como resultado, se pueden sintetizar diversas isoformas de RUNX1, facilitadas por el procesamiento alternativo del ARN . La proteína RUNX1 completa está codificada por 12 exones . Entre estos exones se encuentran dos dominios definidos: el dominio de homología runt (RHD) o dominio runt (exones 2, 3 y 4), y el dominio de transactivación (TAD) (exón 6). Estos dominios son necesarios para que RUNX1 medie la unión al ADN y las interacciones proteína-proteína, respectivamente. La transcripción de RUNX1 está regulada por dos potenciadores (elemento regulador 1 y elemento regulador 2), y estos potenciadores específicos de tejido permiten la unión de proteínas reguladoras linfoides o eritroides ; por lo tanto, la actividad del gen RUNX1 es altamente activa en el sistema hematopoyético .

La proteína RUNX1 está compuesta por 453 aminoácidos. Como factor de transcripción (FT), su capacidad de unión al ADN está codificada por el dominio runt (residuos 50-177), homólogo a la familia p53 . El dominio runt de RUNX1 se une a la secuencia consenso central TGTGGNNN (donde NNN puede representar TTT o TCA). ^{[ 11 ]} El reconocimiento del ADN se logra mediante bucles del barril β de 12 hebras y la "cola" del extremo C (residuos 170-177), que se unen al esqueleto de azúcar-fosfato y se insertan en los surcos mayor y menor del ADN. La especificidad se consigue mediante contactos directos o mediados por agua con las bases. RUNX1 puede unirse al ADN como monómero , pero su afinidad de unión al ADN aumenta 10 veces si forma un heterodímero con el factor de unión central β (CBFβ), también a través del dominio runt. De hecho, a la familia RUNX se la suele denominar subunidades α, y junto con la unión de una subunidad β común, CBFβ, RUNX puede comportarse como factores de transcripción heterodiméricos denominados colectivamente factores de unión centrales (CBF).

Se ha identificado que el sitio de unión consenso para CBF es una secuencia de 7 pb PyGPyGGTPy. Py denota pirimidina , que puede ser citosina o timina . ^{[ 12 ]}

Christiane Nüsslein-Volhard y Eric F. Wieschaus descubrieron el factor de transcripción RUNX en un cribado realizado para identificar mutaciones que afectan al número y la polaridad de los segmentos en Drosophila melanogaster . ^{[ 13 ]} La mutación que provocó defectos en el patrón de presegmentación y embriones atrofiados se denominó runt . Tras este descubrimiento, el gen de segmentación de Drosophila runt fue clonado por Gergen et al. Aunque se demostró que la proteína codificada por runt presentaba translocación nuclear , aún no se había establecido que esta proteína fuera un factor de transcripción. ^{[ 14 ]} Posteriormente, en 1991, Ohki et al. clonaron el gen humano RUNX1 ; se encontró que RUNX1 estaba reordenado en los ADN de células leucémicas de pacientes con leucemia mieloide aguda t(8;21)(q22;q22) . ^{[ 15 ]} Sin embargo, no se estableció la función del RUNX1 humano. Poco después del descubrimiento de la proteína runt de Drosophila y la proteína RUNX1 humana, se descubrió la función de RUNX1. RUNX1 se purificó como una proteína de unión al ADN específica de secuencia que regulaba la especificidad de la enfermedad del virus de la leucemia murina de Moloney . ^{[ 16 ]} Además, Ito et al. purificaron RUNX2 , el homólogo de RUNX1. ^{[ 17 ]} Los factores de transcripción purificados consistían en dos subunidades, una cadena CBFα de unión al ADN (RUNX1 o RUNX2) y una subunidad no de unión al ADN llamada factor de unión central β (CBFβ); la afinidad de unión de RUNX1 y RUNX2 aumentó significativamente al asociarse con CBFβ. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

Los embriones de ratón con mutaciones homocigotas en RUNX1 murieron alrededor de los 12,5 días. Los embriones mostraron ausencia de hematopoyesis hepática fetal. ^{[ 20 ]}

Experimentos similares realizados por otro grupo de investigación demostraron que los embriones knockout mueren entre los días embrionarios 11,5 y 12,5 debido a hemorragias en el sistema nervioso central (SNC). ^{[ 21 ]}

RUNX1 desempeña un papel crucial en la hematopoyesis adulta (definitiva) durante el desarrollo embrionario. Se expresa en todos los sitios hematopoyéticos que contribuyen a la formación de células madre y progenitoras hematopoyéticas ( HSPC ), incluyendo el saco vitelino, ^{[ 22 ]} el alantoides , la placenta, la esplacnopleura paraaórtica (P-Sp; (la capa mesodérmica visceral ), ^{[ 23 ]} la aorta-gónada- mesonefros (AGM) y las arterias umbilical y vitelina . ^{[ 24 ]} Las HSPC se generan a través del endotelio hemogénico , un subconjunto especial de células endoteliales dispersas dentro de los vasos sanguíneos que pueden diferenciarse en células hematopoyéticas. La aparición de las HSPC se estudia a menudo en modelos animales de ratón y pez cebra, en los que las HSPC aparecen como cúmulos "intraaórticos" que se adhieren a la pared ventral de la aorta dorsal. RUNX1 o CBF participa en este proceso mediando la transición de una célula endotelial para convertirse en una célula hematopoyética. ^{[ 25 ]} Existe evidencia creciente de que RUNX1 también puede ser importante durante la hematopoyesis primitiva. ^{[ 26 ]} Esto se debe a que en ratones knockout de RUNX1, los eritrocitos primitivos mostraron una morfología defectuosa y el tamaño de la población de células blásticas se redujo sustancialmente, aparte de la ausencia de HSPC que resultaría en letalidad embrionaria en el día embrionario (E) 11.5 – 12.5.

A nivel molecular, la expresión del gen RUNX1 está regulada positivamente por el elemento cis-regulador intrónico RUNX1 (+23 RUNX1 enhancer). ^{[ 27 ]} Este potenciador +23 RUNX1 contiene motivos conservados que favorecen la unión de varios reguladores relacionados con la hematopoyesis, como Gata2 , factores ETS (Fli-1, Elf-1, PU.1) y el complejo SCL/Lmo2/Ldb1, así como el propio RUNX1 actuando en un bucle autorregulador. Como se mencionó anteriormente, la función principal de RUNX1 es modular el destino de las células hematopoyéticas. Esto se puede lograr mediante la unión al receptor de trombopoyetina (TPO)/promotor c-Mpl, seguido del reclutamiento de activadores o represores de la transcripción para promover la transición del endotelio hemogénico a HSC, o la diferenciación en linajes de jerarquías hematopoyéticas inferiores. RUNX1 también puede modular su propio nivel regulando positivamente la expresión de Smad6 para dirigirse a sí mismo hacia la proteólisis . ^{[ 28 ]}

Una amplia gama de mutaciones heterocigotas de la línea germinal en RUNX1 se han asociado con el trastorno plaquetario familiar, un trastorno hemorrágico leve asociado con una alta tasa de leucemia mieloide. ^{[ 29 ]} Al menos 39 formas de mutación somática de RUNX1 están implicadas en varias neoplasias mieloides malignas. Los ejemplos van desde mutaciones puntuales de RUNX1 adquiridas por radiación de baja dosis que conducen a neoplasias mielodisplásicas o neoplasias mieloides relacionadas con la terapia, hasta la translocación cromosómica del gen RUNX1 con el gen ETO / MTG8 / RUNX1T1 ubicado en el cromosoma 8q22, t(8; 21), generando una proteína de fusión AML-ETO, categorizada como leucemia mieloide aguda (LMA) M2.

En t(8; 21), los puntos de ruptura ocurren frecuentemente en los intrones 5-6 de RUNX1 y 1b-2 de ETO, creando transcritos quiméricos que heredan el dominio runt de RUNX1 y todas las regiones de homología Nervy (NHR) 1-4 de ETO. Como consecuencia, AML-ETO conserva la capacidad de unirse a los genes diana de RUNX1 mientras actúa como represor de la transcripción mediante el reclutamiento de correpresores y desacetilasas de histonas , que es una función intrínseca de ETO. El potencial oncogénico de AML-ETO se ejerce porque bloquea la diferenciación y promueve la autorrenovación en las células blásticas, lo que resulta en una acumulación masiva de blastos (>20%) en la médula ósea. Esto se caracteriza además histológicamente por la presencia de bastones de Auer y epigenéticamente por la acetilación de lisina en los residuos 24 y 43. Otras acciones de AML-ETO que podrían inducir leucemogénesis incluyen la regulación negativa de la enzima de reparación del ADN 8-oxoguanina ADN glicosilasa ( OGG1 ) y el aumento en el nivel de especies reactivas de oxígeno intracelulares , lo que hace que las células que expresan AML-ETO sean más susceptibles a mutaciones genéticas adicionales.

Alrededor del 15 % de los pacientes con LLA-T presentan mutaciones en RUNX1, las cuales se agrupan en torno al dominio de unión al ADN de RUNX1. Se postula que estas mutaciones causan pérdida de función y podrían desempeñar un papel supresor de tumores. ^{[ 30 ]}

Runx1 se descubrió por primera vez que se expresa en la piel embrionaria del ratón. ^{[ 31 ]} Se expresa en el compartimento epitelial para controlar la activación del folículo piloso desde telógeno a anágeno mediante la activación de la señalización Wnt y los niveles de Lef1 ^{[ 32 ]} Al mismo tiempo, se expresa en la dermis donde suprime los mismos objetivos para permitir el desarrollo embriogénico del tallo piloso y los folículos. ^{[ 33 ]} En el folículo piloso humano los patrones de expresión son similares a los del ratón, lo que indica que desempeña un papel similar. ^{[ 34 ]} Además del desarrollo del folículo piloso, Runx1 también está implicado en el desarrollo del cáncer de piel y epitelial. ^{[ 34 ] [ 35 ]} Por lo tanto, existen similitudes entre los tejidos en el comportamiento de Runx1.

La alta expresión de RUNX1 se asocia con una supervivencia desfavorable en pacientes con cáncer de páncreas y tiene potencial promotor de tumores en este tipo de cáncer. ^{[ 36 ]} La causa más común de resistencia a los tratamientos terapéuticos es la supresión de la muerte celular programada ( apoptosis ) de las células de cáncer de páncreas. Un factor clave en la iniciación de la apoptosis es la proteína NOXA , que se encuentra suprimida en una forma particularmente agresiva de cáncer de páncreas. La supresión genética del gen NOXA está mediada por el factor de transcripción RUNX1. La inhibición farmacológica o genética de RUNX1 desreprime el gen NOXA e induce la apoptosis en las células de cáncer de páncreas. ^{[ 36 ]}

Se ha demostrado que RUNX1 interactúa con:

• C-Fos , ^{[ 37 ] [ 38 ]}
• C-jun , ^{[ 37 ] [ 38 ]}
• SUV39H1 ^{[ 39 ]}
• TLE1 , ^{[ 40 ]} y
• VDR . ^{[ 41 ]}
• Stat3 ^{[ 34 ]}

• Ro5-3335

• RUNX2
• RUNX3

• RUNX1+proteína,+humana en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
• Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : Q01196 (factor de transcripción 1 relacionado con Runt humano) en el PDBe-KB .
• Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : Q03347 (factor de transcripción 1 relacionado con Runt del ratón) en el PDBe-KB .