红细胞生成过程关键步骤确定

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热点三 诺贝尔奖 2021届高考生物热点押题训练

热点三 诺贝尔奖 2021届高考生物热点押题训练

热点三诺贝尔奖2021届高考生物热点押题训练材料1:瑞典当地时间11:30(北京时间下午5:30),备受瞩目的2020年诺贝尔奖正式揭幕。

最先揭晓的是2020年诺贝尔生理学或医学奖,由HarveyJ.Alter,MichaelHoughton和CharlesMRic三位科学家共同获得,获奖理由是因为他们在丙型肝炎病毒领域作出的突出贡献。

HarveyJ.Alter,MichaelHoughton和CharlesMRic做出了开创性发现,鉴定出了一种新型病毒,即丙型肝炎病毒。

在次之前,人们已经发现了甲型和乙型肝炎病毒并作出了诸多硏究,但仍然有很多血源性肝炎病例无法解释。

丙型肝炎病毒的发现揭示了其他慢性肝炎病例的病因,并使血液检测和新药成为可能,最终促成了历史上首次可以治愈该疾病,为从世界人口中根除丙型肝炎病毒带来了希望,挽救了数百万人的生命。

1.2020年诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家,因为他们发现了丙型肝炎病毒(HCV),在抗击血源性肝炎、减少肝硬化和肝癌等方面做出决定性贡献。

丙型肝炎病毒是一种RNA 病毒,下列叙述错误的是()A.组成丙型肝炎病毒的碱基仅有4种B.丙型肝炎病毒所含元素在宿主细胞中一定都能找到C.丙型肝炎病毒经高温或化学物质处理后会失去侵染能力D.丙型肝炎病毒与大豆叶肉细胞最大的区别是无成形的细胞核2.2020年10月5日,诺贝尔生理学或医学奖颁发给了发现丙型肝炎病毒的三位科学家。

丙型肝炎病毒的发现揭示了除甲型肝炎和乙型肝炎之外的慢性肝炎病例的病因,并使血液检测和新药物研发成为可能。

下列相关叙述正确的是()A.丙型肝炎病毒侵入机体既能够引起体液免疫,也能够引起细胞免疫B.产生免疫活性物质的细胞都属于淋巴细胞C.丙型肝炎病毒可利用自身的核糖体合成蛋白质D.机体内能够识别丙肝病毒的细胞有浆细胞和T细胞等3.丙肝病毒的发现者获得了2020年诺贝尔生理学或医学奖。

丙肝病毒是一类RNA病毒,可侵入人体肝细胞而致病。

骨髓产生血液细胞的地方

骨髓产生血液细胞的地方

骨髓产生血液细胞的地方骨髓是人体内非常重要的组织之一,承担着产生各种血液细胞的重要任务。

那么,究竟骨髓是如何产生血液细胞的呢?本文将为您解答这一问题。

一、骨髓的种类人体内存在两种不同类型的骨髓,分别是红骨髓和黄骨髓。

红骨髓主要位于骨骼内部,尤其是头骨、脊椎骨、胸骨和骨盆等部位。

而黄骨髓则主要存在于骨髓腔中。

二、红骨髓的作用红骨髓是骨髓中最为重要的一种,它负责产生和存储血液细胞。

血液细胞主要包括红细胞、白细胞和血小板。

红细胞负责携带氧气和二氧化碳,白细胞是人体免疫系统的重要组成部分,而血小板则参与了血液凝块的形成。

三、血细胞的生成过程1. 干细胞分化:在红骨髓中存在一种特殊的干细胞,称为多能干细胞或造血干细胞。

这些干细胞具有分化为各种血液细胞的能力。

2. 分化:干细胞经过一系列的分化过程,逐渐形成不同类型的血细胞前体细胞。

这些细胞逐渐成熟并最终进入血液循环系统。

3. 成熟:血液细胞前体细胞在骨髓中逐步成熟,并且经过不同的发育阶段。

最终,它们会分化为红细胞、白细胞或血小板。

四、调节因素骨髓中的血细胞生成受到多种因素的调节。

例如,一些激素和生长因子能够促进干细胞的增殖和分化。

而外界的环境变化、感染、贫血等因素也会对血液细胞的生成产生影响。

五、病理情况如果骨髓出现了异常,会导致一系列的疾病。

例如,骨髓增生异常综合征是指骨髓中某一种或多种血细胞的生成受到异常调节,导致某种血细胞过多或过少的情况。

这种情况可能会引发贫血、白血病或血液凝块等疾病。

总结:骨髓是人体产生血液细胞的地方,尤其是红骨髓承担着这一重要任务。

通过干细胞的分化和成熟过程,红细胞、白细胞和血小板逐渐形成并进入循环系统。

外界因素和一些病理情况可能会对血细胞的生成产生影响。

我们对于骨髓的了解不仅可以帮助我们更好地预防和治疗相关疾病,也对人体的生理机制有着更深入的认识。

人体生理学 第三章血液

人体生理学  第三章血液

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TPO增加巨核细胞从巨核细胞集落形成单位 TPO增加巨核细胞从巨核TPO增加巨核细胞从巨核细胞集落形成单位集落形成单位 (MK-CFC) 到成熟巨核细胞的分化宽度; TPO调控血小板生成的各个阶段:诱导造血干细胞 向巨核细胞分化,刺激巨核细胞增殖和核内复制, 增加巨核细胞的胞浆底物,最终形成碎片,并以功 能性循环血小板的形式释放,促进血小板的生成
vWF变构
与血小板上 GPIb糖蛋 白结合
2、聚集 血小板相互之间的结合,静息时 无聚集, 刺激时 聚集 伸出伪足,尚不清楚,凡能降低血小板内cAMP浓度, 提高游离 Ca2+ 浓的因素,均可使血小板聚集)
3、 释放 血小板受到刺激后储存于致密体中,α-颗 粒或溶酶体内的物质排出的现象。(致密 体释放ADP、5-羟色胺、Ca2+ ;α-颗 粒释放PF4、PF5、纤维蛋白原等) 4、 吸附 吸附凝血因子 5、收缩
(四)红细胞寿命与破坏 平均寿命: 120天 破坏部位:血管内、血管外
三、白细胞生理 (一)白细胞的分类与数量 数量:4.0~10.0x10 9/L 分类:
四、血小板生理 (一) 血小板的形态、数量和功能 形态:呈两面微凹的圆盘状,平均直径24μm,平均面积8μm2,受刺激 时伸出伪足。 数量:正常成年人:100-300x109/L
(二) 血液的粘度 来源:血液内部分子或颗粒间的摩擦。 大小:水 1<血浆 1.6-2.4<血液4-5 决定因素:血浆蛋白的含量 血浆粘 度 血细胞比容 全血粘度
(三) 血浆渗透压 1、渗透压的概念
2、渗透压的分类 血浆晶体渗透压 形成:血浆中晶体物质 (80%来自Na+和Cl-) 作用:调节细胞内外水平衡 大小:770kPa 血浆胶体渗透压 形成:血浆中蛋白质所形成(75%~80%来自 白蛋白) 作用:调节血管内外水平衡 (为什么?) 大小: 3.3kPa

《临床血液学和血液学检验》指导手册

《临床血液学和血液学检验》指导手册

《临床血液学和血液学检验》指导手册临床血液学和血液学检验指导手册第一章血液学基础知识1.1 血液的组成和功能血液是由血浆和血细胞组成的。

血浆中含有水、蛋白质、电解质、激素等物质,起着运输、养分供应以及体温调节等多种功能。

血细胞包括红细胞、白细胞和血小板,负责运输氧气、参与免疫反应以及止血等重要功能。

1.2 血细胞的生成与发育血细胞的生成是发生在骨髓中的,通过造血干细胞经过不同分化阶段形成成熟的血细胞。

其中,红细胞的生成受到促红细胞生成素的调节,白细胞的生成则受到不同的细胞因子的作用。

1.3 血液学相关常用指标血液学检验是通过测定血液中的各项指标来辅助临床诊断和治疗。

常用指标包括血红蛋白浓度、红细胞计数、白细胞计数、血小板计数、红细胞压积等。

1.4 血液疾病的分类与诊断血液疾病可以分为贫血、白血病、血栓病等多种类型。

通过血液学检验结合临床症状和其他检查结果,可以对血液疾病进行准确的诊断。

第二章血液学检验技术2.1 血液样本采集与保存正确的血液样本采集和保存对于保证检验结果的准确性至关重要。

在采集血液样本时,应严格遵守无菌操作规程,并将样本保存于适当的温度和容器中,以避免样本的变质和污染。

2.2 血液凝固与抗凝技术血液凝固与抗凝是血液学检验中的关键步骤之一。

了解血液凝固机制和不同的抗凝剂的作用,能够确保血液样本在检验过程中的稳定性。

2.3 血常规检验技术血常规检验是血液学中最常用的检验项目之一,通过测定血红蛋白浓度、红细胞计数、白细胞计数、血小板计数等指标,可以对全血细胞的数量和形态进行评估。

2.4 骨髓涂片检查技术骨髓涂片检查是对骨髓中各种细胞的形态和数量进行观察和评估的一种重要方法。

通过骨髓涂片检查,可以帮助医生对血液疾病进行准确定性诊断。

第三章常见血液疾病及其检验指标3.1 贫血的检验指标贫血是指血液中红细胞数量或功能的异常导致机体缺氧的疾病。

常见的贫血类型包括缺铁性贫血、再生障碍性贫血等,通过血红蛋白浓度、红细胞计数、红细胞压积等指标的检测,可以对贫血进行评估和诊断。

基因工程技术在红细胞制备中的应用

基因工程技术在红细胞制备中的应用

基因工程技术在红细胞制备中的应用随着科技的不断进步,人类对于基因工程技术的应用越来越广泛,其中红细胞的制备也不例外。

红细胞是血液中最多的细胞,其功能是运输氧气和二氧化碳,对于人类的正常生命活动有着至关重要的作用。

在某些疾病和外伤等情况下,身体缺乏足够的红细胞就会导致贫血等症状,造成严重的生理问题。

而基因工程技术的应用,可以为红细胞的制备带来更多的可能性和可能的突破,改变传统的制备方式。

一、红细胞制备的传统方法红细胞制备的传统方法一般是从人体的血液中提取,然后通过离心、沉淀等多个步骤进行精细制备。

这种方法虽然比较成熟,但是存在许多不足之处。

首先,红细胞来源具有限制性,需要从大量的捐献者中选取,而且大量使用人体血液,可能会存在交叉感染的风险。

其次,由于制备过程繁琐、技术要求高,所以成本也较高,不利于大规模制备和生产。

因此,传统方法已经无法满足现代医疗需求,需要新的技术手段来改进红细胞的制备过程。

二、基因工程技术在红细胞制备中的应用1.基因编辑基因编辑技术是目前应用比较广泛的一种基因工程技术,在红细胞的制备中也有着广泛的应用。

通过基因编辑技术,可以在红细胞中引入有用的功能基因,增强其功能和性能,同时也能去除不利因素的影响,大大提高了红细胞的使用价值。

例如,通过基因编辑和红细胞转染技术,可以将体外培养的人类干细胞转化为红细胞,以满足病人的需求。

这种方法避免了从人体中收集红细胞的必要性,因而能够无限期地制备红细胞。

而且,利用基因编辑技术使得制备出的红细胞更加耐受输血过程中的应激反应,从而减少病人负担。

2.基因组筛选基因组筛选是一种旨在解析函数和鉴定基因组变异与人群特征之间关系的技术。

基因组学筛选可以帮助我们快速精准地实现基因组变异的分析、功能研究和标注。

在红细胞制备中,利用基因组筛选技术,可以确定与红细胞生成,维持和修复相关的关键分子,从而提高红细胞的质量和效能。

例如,一些研究表明,人体血红蛋白分解物质可以破坏红细胞膜,从而对其造成破坏和损伤。

血站血液成分制备技术操作规程

血站血液成分制备技术操作规程

血站血液成分制备技术操作规程1.1 血液成分品种1.1.1 血液成分品种符合国家有关全血及成分血质量要求。

1.2 制备环境1.2.1 制备环境应当卫生整洁,定期消毒。

1.2.2 应尽可能以密闭系统制备血液成分。

1.2.3 用于制备血液成分的开放系统,制备室环境应达到10000级、操作台局部应达到100级(或在超净台中进行)。

1.2.4 制备需要冷藏的血液成分时,应尽可能缩短室温下的制备时间。

1.3 设备1.1.1 设备数量及功能应能满足制备工作的要求。

1.1.2 应建立和实施设备的确认、维护、校准和持续监控等管理制度,实施唯一性标识及使用状态标识,以确保设备符合预期使用要求。

1.4 物料1.4.1 物料应能满足制备工作的需要。

1.4.2 物料质量及其生产和供应方的资质应符合相关法规的要求。

1.4.3 物料使用前,应检查有效期、外观质量等,确认符合质量要求后方可使用。

对不合格物料应进行标识、隔离,防止误用。

1.4.4 制备方法制备新品种的血液成分或制备条件发生明显改变时,应对血液制备方法进行确认。

1.5 起始血液1.5.1 用于制备血液成分的起始血液应符合国家有关全血及成分血质量要求。

1.5.2 起始血液的保存和运输应当符合国家有关规定的要求。

1.5.3 接收起始血液时,应核对数量,检查外观、血袋标签等内容,确认符合质量要求后方可用于血液成分制备。

1.6 制备方法1.6.1 离心1.6.1.1 根据所制备血液成分要求和离心机操作手册,确定离心转速、加速和减速、离心时间和温度等参数,编制离心程序。

1.6.1.2 制备血小板、粒细胞的离心温度为22±2℃。

1.6.1.3 制备其他血液成分的离心温度为4±2℃。

1.6.1.4 离心程序应经过确认,应能分离出符合质量要求的血液成分。

1.6.1.5 对已经投入常规使用的离心程序的变更实施控制,定期检查核对,防止被非授权修改。

1.6.1.6 每批血液制备的离心记录应包括离心操作者签名和所采用的离心程序。

骨髓造血研究骨髓中血细胞的生成和发育

骨髓造血研究骨髓中血细胞的生成和发育

骨髓造血研究骨髓中血细胞的生成和发育骨髓是人体中极为重要的组织之一,它在体内扮演着维持血液系统正常运行的重要角色。

骨髓中存在着繁衍生息的造血干细胞,它们能够不断地分化和增殖,最终产生成熟的血细胞。

在本文中,我们将重点讨论骨髓中血细胞的生成和发育过程,并探讨相关的研究进展。

一、骨髓中的造血干细胞骨髓中的造血干细胞是一类多能干细胞,它们具有自我更新和分化为多个不同细胞类型的能力。

造血干细胞分为两类:淋巴骨髓造血干细胞和髓系骨髓造血干细胞。

淋巴骨髓造血干细胞主要经由淋巴样途径分化为淋巴细胞,而髓系骨髓造血干细胞则会进一步分化为红细胞、白细胞和血小板等。

二、血细胞的生成骨髓中的造血过程分为造血干细胞的增殖和分化两个阶段。

1. 增殖阶段造血干细胞经过自我更新后,会不断地增殖并形成一系列的前体细胞。

这些前体细胞会在逐渐分化的过程中,逐渐失去分裂能力。

2. 分化阶段在分化阶段,前体细胞逐渐转变为特定类型的血细胞。

在这个过程中,细胞会发生形态学上的变化,并开始具备特定的功能。

三、血细胞的发育血细胞的发育过程是一个高度调控的过程,它涉及到一系列的细胞因子、信号通路和基因转录调控等因素。

1. 红细胞的发育红细胞的发育过程被称为红细胞系列发育,它包括幼稚红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞和晚幼红细胞等多个发育阶段。

在这个过程中,细胞的核会逐渐退化,胞质中的血红蛋白含量逐渐增加,最终形成成熟的红细胞。

2. 白细胞的发育白细胞分为粒细胞和淋巴细胞两大类。

粒细胞包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等,而淋巴细胞则包括B淋巴细胞、T淋巴细胞和自然杀伤细胞等。

3. 血小板的发育血小板是一种重要的血细胞,它起着止血和凝血的关键作用。

血小板的发育过程包括巨核细胞的形成、分化和血小板的释放等步骤。

四、骨髓造血的研究进展随着生物技术和研究方法的不断进步,人们对于骨髓造血机制的研究也取得了很多突破性进展。

例如,通过单细胞测序技术,研究者们能够深入了解不同发育阶段的血细胞的转录组和表观遗传学变化,进而揭示血细胞发育的分子调控机制。

重组人促红细胞生成素发酵工艺流程

重组人促红细胞生成素发酵工艺流程

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高中生物红细胞知识点及记忆口诀

高中生物红细胞知识点及记忆口诀

高中生物红细胞知识点及记忆口诀1、红细胞形态人类成熟红细胞双凹圆盘状,红细胞的这种形态使它具有较大的表面积,有利于与周围血浆充分进行气体交换,从而能最大限度地运送O2。

2、红细胞的细胞结构人类红细胞由于有特殊的运输O2功能,没有细胞核,其细胞内细胞器在分化中都退化了,无任何细胞器,即无线粒体和核糖体等。

这种结构特点可使红细胞自身的代谢率大大降低,利于相关气体运输。

哺乳动物成熟的红细胞一般没有细胞核,寿命较短,且没有DNA,不具有各种基因。

人成熟的红细胞中由于没有各种细胞器,生物膜除了细胞膜外,没有其它的生物膜(如线粒体膜、内质网膜、高尔基体膜等)。

正因为如此血影实验中往往用血细胞作为实验材料。

注意:并不是所有生物的红细胞都没有细胞核,只是人和哺乳类成熟红细胞是无核的, 也无细胞器,只有细胞膜和除细胞器之外的细胞质。

常用于研究细胞膜的材料。

而鸟类、两栖类、鱼类的红细胞都是有核的,和正常的细胞结构一样,常用于生物学实验中的DNA粗提取与鉴定。

教材中无丝分裂以蛙的红细胞为例,无丝分裂中具有染色体复制(没有染色体形态变化),可知蛙红细胞中也具有细胞核。

质疑:人体成熟的红细胞内无核,能算真核细胞吗?哺乳动物所有的细胞都是真核细胞,也就包括成熟的红细胞!它之所以没有细胞核,是因为在进化过程中,红细胞的功能逐渐演化为运输.所以细胞核就慢慢消失了. 还有,并不是所有的真核细胞都有细胞核,成熟植物的筛管细胞也是没有细胞核的!3、成熟红细胞代谢问题成熟红细胞不仅无细胞核,而且也无线粒体等细胞器,不能进行有氧呼吸。

血糖是其唯一的能源。

成熟红细胞保留的代谢通路主要是葡萄糖的酵解,即无氧呼吸。

所以红细胞是少数几种在需氧型生物中进行无氧呼吸的组织细胞之一。

特别应注意:原核生物虽没有线粒体,但部分原核生物可以通过有氧呼吸获得能量,场所在细胞膜。

(注意:细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散,这与小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式(主动运输)相异。

关于血的生成描述

关于血的生成描述

关于血的生成描述
血液是人体内至关重要的液体组织,起着运输氧气、养分和细胞废物排出等多种重要功能。

在人体内,血液的生成是通过一个复杂的过程完成的,主要发生在骨髓和其他相关器官中。

血液的生成主要包括两个方面:红细胞的生成和白细胞以及血小板的生成。

1、红细胞的生成:
红细胞是血液的主要成分,主要负责携带氧气到身体各部位。

红细胞的生成发生在骨髓中的造血组织中,其过程称为红细胞生成。

骨髓中的干细胞经过一系列分化和分裂的过程,最终转化为成熟的红细胞。

这个过程称为红细胞的血细胞生成线。

在红细胞生成的过程中,关键因素包括EPO(促红细胞生成素)、铁元素的供应以及足够的维生素B12、叶酸等营养物质。

2、白细胞和血小板的生成:
白细胞是免疫系统的重要组成部分,负责抵御细菌、病毒等有害物质的入侵。

血小板则起到止血和血管修复的作用。

白细胞和血小板的生成也发生在骨髓中。

干细胞经过分化和分裂形成不同类型的白细胞和血小板。

这个过程受到多种调节因素的控制,包括细胞因子和荷尔蒙的影响。

总体来说,血液的生成是一个复杂而精细的过程,需要各种细胞因子、荷尔蒙和充足的营养物质的参与。

骨髓是主要的造血器官,其中的干细胞通过分化和分裂过程最终形成红细胞、白细胞和血小板等各种成分,确保血液的正常生成和功能。

这个过程对于人体健康至关重要,
任何干扰或异常都可能导致造血系统疾病和相关问题的发生。

血站血液成分制备技术操作规程

血站血液成分制备技术操作规程

血站血液成分制备技术操作规程1.1 血液成分品种1.1.1 血液成分品种符合国家有关全血及成分血质量要求。

1.2 制备环境1.2.1 制备环境应当卫生整洁,定期消毒。

1.2.2 应尽可能以密闭系统制备血液成分。

1.2.3 用于制备血液成分的开放系统,制备室环境应达到10000级、操作台局部应达到100级(或在超净台中进行)。

1.2.4 制备需要冷藏的血液成分时,应尽可能缩短室温下的制备时间。

1.3 设备1.1.1 设备数量及功能应能满足制备工作的要求。

1.1.2 应建立和实施设备的确认、维护、校准和持续监控等管理制度,实施唯一性标识及使用状态标识,以确保设备符合预期使用要求。

1.4 物料1.4.1 物料应能满足制备工作的需要。

1.4.2 物料质量及其生产和供应方的资质应符合相关法规的要求。

1.4.3 物料使用前,应检查有效期、外观质量等,确认符合质量要求后方可使用。

对不合格物料应进行标识、隔离,防止误用。

1.4.4 制备方法制备新品种的血液成分或制备条件发生明显改变时,应对血液制备方法进行确认。

1.5 起始血液1.5.1 用于制备血液成分的起始血液应符合国家有关全血及成分血质量要求。

1.5.2 起始血液的保存和运输应当符合国家有关规定的要求。

1.5.3 接收起始血液时,应核对数量,检查外观、血袋标签等内容,确认符合质量要求后方可用于血液成分制备。

1.6 制备方法1.6.1 离心1.6.1.1 根据所制备血液成分要求和离心机操作手册,确定离心转速、加速和减速、离心时间和温度等参数,编制离心程序。

1.6.1.2 制备血小板、粒细胞的离心温度为22±2℃。

1.6.1.3 制备其他血液成分的离心温度为4±2℃。

1.6.1.4 离心程序应经过确认,应能分离出符合质量要求的血液成分。

1.6.1.5 对已经投入常规使用的离心程序的变更实施控制,定期检查核对,防止被非授权修改。

1.6.1.6 每批血液制备的离心记录应包括离心操作者签名和所采用的离心程序。

促红细胞生成素EPO

促红细胞生成素EPO

浅析促红细胞生成素——兴奋剂摘要:促红细胞生成素是由肾脏分泌产生的一种特异性糖蛋白,能够促进骨髓红细胞的增殖与成熟。

其最早用来治疗遗传、癌症、慢性肾衰以及其他一些炎症引起的的贫血症,但是随着经济的发展和技术的更新,促红细胞生成素被作为一种兴奋剂逐渐应用于竞技比赛中,造成运动员身体的损伤以及比赛的不公平。

笔者通过查阅相关文献,从促红细胞生成素的起源,解剖,功能及检测几个方面系统的整合促红细胞生成素的相关知识,为后续读者提供一个较为全面而清晰地学习框架。

关键词:EPO;兴奋剂;运动医学EPO是促红细胞生成素(Erythropoietin)的英文简称,自从发现以来被广泛应用于耐力运动项目中。

人体中的促红细胞生成素能够促进红细胞生成,明显提高人体的红细胞数量及血红蛋白的含量, 从而提高人体运输氧气的能力,提高人体的最大摄氧量, 所以EPO 与运动尤其是耐力运动关系十分密切。

应用基因重组技术成功制造人重组促红细胞生成素( rhEPO) 后, 有些运动员试图通过服用rhEPO提高运动成绩, 但却忽略了服用rhEPO 的副作用,服用红细胞生成素可以使患肾病贫血的病人增加血流比溶度(即增加血液中红细胞百分比)。

人体缺氧时,此种激素生成增加,并导致红细胞增生。

EPO兴奋剂正是根据促红细胞生成素的原理人工合成,它能促进肌肉中氧气生成,从而使肌肉更有劲、工作时间更长。

一、EPO历史来源(一)EPO简介促红细胞生成素(EPO,Erythropoietin)也称为红细胞集落形成刺激物(ECSA)和红细胞生成刺激因子(ESF),为哺乳动物调节红细胞生成的主要调控因子,1948 年Bonsdor 与Jalsvisto 首次发现,并于1977年由Migake从尿中分离纯化出来的。

人体内的EPO 为一种糖蛋白激素,大部分是肾脏中的酶样物质红细胞生成酶(Erythrogenin)作用于肝脏所生成的促红细胞生成素原(Erythropoietinogen)在血浆中转变而成的。

用三步法纯化重组人促红细胞生成素

用三步法纯化重组人促红细胞生成素

用三步法纯化重组人促红细胞生成素技术方法李 琳 邓继先 卢建申 周 江军事医学科学院生物工程研究所 北京 100071【摘要】 用生物反应器培养中国仓鼠卵巢细胞2促红细胞生成素(CHO 2EPO )C2细胞株,培养上清液中重组人促红细胞生成素(rHuEPO )表达水平达2×106~3×106U/L 。

培养上清液经过三步纯化:第一步为反相色谱,可将样品体积浓缩约96.7%,其收集液经充分透析后进行第二步的DEAE 2离子交换色谱,最后进行分子筛色谱,总回收率为30%以上。

经纯化的rHuEPO 比活性为1.5×108U/g 蛋白,SDS 2PA GE 为一条带,扫描测试纯度达98%以上。

关键词 促红细胞生成素;纯化;色谱法中国图书资料分类法分类号 R392.11Purif ication of recombinant human erythropoietin to homogeneity by a rapid three 2step procedureL i L i n ,Deng Ji xian ,L u Jianshen ,Zhou JiangInstitute of Biotechnology ,Academy of Military Medical Sciences ,Beijing 100071Abstract Chinese hamster ovary 2erythropoietin (CHO 2EPO )C2cells were cultured in the packed bed bioreactor with free 2fetal bovine serum medium.Conditioned medium from the Bioreactor contained 2×106-3×106U/L of recombinant human erythropoietin (rHuEPO ).Crude rHuEPO from the con 2ditioned medium was purified by three 2step procedure to yield preparations with potency of 1.5×108U/g in 30%yield.The three steps involved :(1)reverse 2phase chromatography which made 302fold concentration ;(2)sufficient dialysis and purification with ion 2exchange chromatography ;(3)gel filtra 2tion.SDS 2PA GE result of the preparations showed a single band.Homogeneity was confirmed by UV scanning.K ey w ords erythropoietin ;purification ;chromatography 促红细胞生成素(erythropoietin ,EPO )是一种糖蛋白激素,它通过刺激红细胞前体细胞分化生成成熟红细胞以调节外周血红细胞水平。

epo促红细胞生成素制备

epo促红细胞生成素制备

EPO促红细胞生成素制备简介EPO(促红细胞生成素)是一种重要的细胞因子,它在机体中起到促进红细胞生成和调节红细胞数量的关键作用。

EPO的制备对于治疗贫血、肾脏疾病等疾病具有重要意义。

本文将详细介绍EPO的制备过程,包括生产菌株的筛选、发酵、纯化和鉴定等环节。

生产菌株的筛选EPO是一种由人体肾脏细胞产生的蛋白质,但直接从人体中提取EPO十分困难,因此通常采用基因工程的方法来生产EPO。

首先需要选择一个能够高效表达EPO基因的生产菌株。

1.确定宿主菌株:常用宿主菌株包括大肠杆菌(E. coli)、酵母菌等。

大肠杆菌是最常见的宿主菌株之一,由于其易于培养、高产量和较强的表达能力,常被选用作EPO的生产宿主菌株。

2.构建表达载体:将EPO基因与适当的表达载体连接,构建成可在宿主菌株中表达的重组质粒。

3.转化宿主菌株:将重组质粒导入宿主菌株中,通过转化实现EPO基因在宿主菌株中的表达。

发酵过程在选择好合适的生产菌株后,接下来需要进行发酵过程,使菌株大量生长并表达EPO蛋白。

1.培养基选择:选用适宜的培养基,包括碳源、氮源、矿物质等,以提供菌株所需的养分。

2.发酵条件优化:根据所选择的菌株及培养基,优化发酵条件,如温度、pH值、搅拌速度、通气等,以提高生产菌株的生长速度和EPO蛋白的表达水平。

3.发酵过程控制:监测培养液中的菌体密度和EPO蛋白的表达量,调整发酵条件,保证菌株的健康生长和高效表达。

EPO的纯化经过发酵过程,培养液中含有大量的细胞碎片和其他杂质。

为了获取纯净的EPO蛋白,需要对培养液进行纯化处理。

1.细胞破碎:采用超声波、高压均质机等方法破碎细胞,释放出包含EPO的细胞内液。

2.预处理:通过沉淀、滤过等方式除去细胞碎片和大分子杂质。

3.亲和层析:利用EPO与特定亲和基质之间的相互作用,将EPO与其他蛋白质分离。

4.离子交换层析:根据EPO带电性质,利用不同离子交换材料的吸附效果,进一步提纯EPO。

高中生物红细胞知识点及记忆口诀

高中生物红细胞知识点及记忆口诀

⾼中⽣物红细胞知识点及记忆⼝诀⾼中⽣物红细胞知识点及记忆⼝诀1、红细胞形态⼈类成熟红细胞双凹圆盘状,红细胞的这种形态使它具有较⼤的表⾯积,有利于与周围⾎浆充分进⾏⽓体交换,从⽽能最⼤限度地运送O2。

2、红细胞的细胞结构⼈类红细胞由于有特殊的运输O2功能,没有细胞核,其细胞内细胞器在分化中都退化了,⽆任何细胞器,即⽆线粒体和核糖体等。

这种结构特点可使红细胞⾃⾝的代谢率⼤⼤降低,利于相关⽓体运输。

哺乳动物成熟的红细胞⼀般没有细胞核,寿命较短,且没有DNA,不具有各种基因。

⼈成熟的红细胞中由于没有各种细胞器,⽣物膜除了细胞膜外,没有其它的⽣物膜(如线粒体膜、内质⽹膜、⾼尔基体膜等)。

正因为如此⾎影实验中往往⽤⾎细胞作为实验材料。

注意:并不是所有⽣物的红细胞都没有细胞核,只是⼈和哺乳类成熟红细胞是⽆核的, 也⽆细胞器,只有细胞膜和除细胞器之外的细胞质。

常⽤于研究细胞膜的材料。

⽽鸟类、两栖类、鱼类的红细胞都是有核的,和正常的细胞结构⼀样,常⽤于⽣物学实验中的DNA粗提取与鉴定。

教材中⽆丝分裂以蛙的红细胞为例,⽆丝分裂中具有染⾊体复制(没有染⾊体形态变化),可知蛙红细胞中也具有细胞核。

质疑:⼈体成熟的红细胞内⽆核,能算真核细胞吗?哺乳动物所有的细胞都是真核细胞,也就包括成熟的红细胞!它之所以没有细胞核,是因为在进化过程中,红细胞的功能逐渐演化为运输.所以细胞核就慢慢消失了. 还有,并不是所有的真核细胞都有细胞核,成熟植物的筛管细胞也是没有细胞核的!3、成熟红细胞代谢问题成熟红细胞不仅⽆细胞核,⽽且也⽆线粒体等细胞器,不能进⾏有氧呼吸。

⾎糖是其唯⼀的能源。

成熟红细胞保留的代谢通路主要是葡萄糖的酵解,即⽆氧呼吸。

所以红细胞是少数⼏种在需氧型⽣物中进⾏⽆氧呼吸的组织细胞之⼀。

特别应注意:原核⽣物虽没有线粒体,但部分原核⽣物可以通过有氧呼吸获得能量,场所在细胞膜。

(注意:细胞吸收葡萄糖的⽅式是协助扩散,这与⼩肠上⽪细胞吸收葡萄糖的⽅式(主动运输)相异。

人及兔醛化红细胞的制备和应用

人及兔醛化红细胞的制备和应用

任务名称:人及兔醛化红细胞的制备和应用摘要本文主要探讨了人及兔醛化红细胞的制备方法和应用领域。

首先介绍了醛化反应的原理和红细胞的特点,然后详细解释了制备过程中的关键步骤和操作条件。

接着,展示了醛化红细胞在生物医学领域的应用,包括药物传递、细胞影像学和疾病诊断等方面。

最后,总结了目前的研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。

1. 引言人及兔醛化红细胞作为一种重要的生物医学材料,在药物传递和细胞影像学等领域具有广泛的应用前景。

醛化红细胞能够稳定携带药物,同时通过表面修饰可实现特定细胞或组织的靶向传递。

本文将对制备及应用醛化红细胞进行综述,以期为相关研究提供一定的参考。

2. 醛化反应的原理醛化反应是一种将生物材料表面上的羟基转化为醛基的化学反应。

在制备醛化红细胞中,常用的醛化试剂是戊二醛或己二醛。

这些醛化试剂能够与红细胞膜上的羟基反应,形成稳定的醛化产物。

醛化反应的选择性和反应速率取决于醛化试剂的浓度、反应时间和温度等因素。

3. 红细胞的特点红细胞是血液中最常见的细胞,具有特殊的生物学特性。

红细胞具有高度可变形性、较长的循环寿命和大量的表面羟基等特点,使其成为制备醛化红细胞的理想材料。

红细胞膜具有很强的生物相容性,不会引发明显的免疫反应。

3.1 红细胞的来源制备醛化红细胞的首要问题是红细胞的来源。

一般来说,可以从人类或兔子的血液中获取红细胞。

人类血液的获取需要经过伦理审批,并且存在供血量的限制。

而兔子作为实验动物,其血液比较容易获取,且血液量充足。

3.2 红细胞表面羟基的性质红细胞膜上存在大量的羟基,这些羟基能够与醛化试剂发生反应。

醛化反应后形成的醛化红细胞具有良好的稳定性和生物相容性。

醛化红细胞通过表面修饰和包裹药物能够实现特定靶向传递,并且稳定性有助于药物的长时间携带。

4. 制备醛化红细胞的关键步骤制备醛化红细胞的过程中包含多个关键步骤,下面将具体介绍。

4.1 红细胞的提取和纯化从血液中提取红细胞是制备醛化红细胞的第一步。

维生素B调节血红蛋白合成的关键营养素

维生素B调节血红蛋白合成的关键营养素

维生素B调节血红蛋白合成的关键营养素血红蛋白是人体中最重要的蛋白质之一,它具有携带和运输氧气的重要功能。

然而,血红蛋白的合成是一个复杂的过程,需要多种营养素的参与。

其中,维生素B族中的某些成员被认为是调节血红蛋白合成的关键营养素。

本文将探讨维生素B对血红蛋白合成的影响和作用机制。

1. 维生素B的概述维生素B是一类水溶性维生素,包括B1(硫胺素)、B2(核黄素)、B3(尼克酸)、B5(泛酸)、B6(吡哆醇)、B7(生物素)、B9(叶酸)和B12(半胱氨酸)。

这些维生素在体内有着不同的功能,其中B族维生素在能量代谢、神经系统健康以及红细胞合成中发挥重要作用。

2. 维生素B对血红蛋白合成的影响血红蛋白合成是一个复杂的过程,包括血红蛋白亚基的合成、铁的吸收和利用以及维生素B12的参与。

维生素B在这一过程中起到了关键的调节作用。

2.1 维生素B12维生素B12是一种重要的维生素,它参与了血红蛋白合成过程中的DNA合成和红细胞分裂等关键步骤。

维生素B12的缺乏会导致贫血和红细胞生成障碍,进而影响血红蛋白的合成和运输能力。

2.2 叶酸叶酸是维生素B族中的一员,也是血红蛋白合成过程中不可或缺的营养素。

叶酸参与了DNA和RNA的合成,这对于红细胞的形成和功能至关重要。

叶酸缺乏会导致巨幼红细胞性贫血,进而影响血红蛋白的合成和氧气的运输。

3. 维生素B调节血红蛋白合成的作用机制维生素B对血红蛋白合成的作用机制非常复杂,涉及到多个途径和分子信号的调节。

以下是一些已知的作用机制:3.1 酶活性调节维生素B族中的成员,如叶酸、泛酸等,可以作为辅酶参与多个酶的催化反应。

这些酶反应与血红蛋白合成中的关键步骤相关,通过调节酶的活性,维生素B间接地影响血红蛋白合成的过程。

3.2 基因表达调控维生素B12和叶酸等维生素B成员通过调节基因的表达来影响血红蛋白的合成。

它们可以直接或间接地作用于一系列转录因子和信号通路,进而改变相关基因的转录水平和编码蛋白的表达水平。

西医综合考研:血红素的合成

西医综合考研:血红素的合成

西医综合考研:血红素的合成血红素的合成通路血红素合成的基本原料是甘氨酸、琥珀酰辅酶A及Fe++。

合成的起始和终末过程均在线粒体,而中间阶段在胞液中进行。

合成过程分为如下四个步骤:1.δ-氨基-γ-酮戊酸(δ-aminplevulinic acid,ALA)的生成:在线粒体中,首先由甘氨酸和琥珀酰辅酶A在ALA合成酶(ALa synthetase)的催化下缩合生成ALA。

ALA合成酶由两个亚基组成,每个亚基分子量为60,000。

其辅酶为磷酸吡哆醛。

此酶为血红素合成的限速酶,受血红素的反馈抑制。

2.卟胆原的生成:线粒体生成的ALA进入胞液中,在ALA脱水酶(ALa dehydrase)的催化下,二分子ALA脱水缩合成一分子卟胆原(prophobilinogen,PBG)。

ALA脱水酶由八个亚基组成,分子量为26万。

为含巯基酶。

3.尿卟啉原和粪卟啉原的生成:在胞液中,四分子PBG脱氨缩合生成一分子尿卟啉原Ⅲ(uroporphyrinogen Ⅲ,UPG Ⅲ)。

此反应过程需两种酶即尿卟啉原合酶(uroporphyrinogen synthetase)又称卟胆原脱氨酶(PBG deaminase)和尿卟啉原Ⅲ同合酶(uroporphyrinogen Ⅲ cosynthase)。

首先,PBG在尿卟啉原合酶作用下,脱氨缩合生成线状四吡咯。

再由尿卟啉原Ⅲ同合酶催化,环化生成尿卟啉原Ⅲ。

无尿卟啉原Ⅲ同合酶时,线状四吡咯可自然环化成尿卟啉原Ⅰ(UPG-Ⅰ),两种尿卟啉原的区别在于:UPGⅠ第7位结合的是乙酸基,第8位为丙酸基;而UPg Ⅲ则与之相反,第7位是丙酸基,第8位是乙酸基。

正常情况下UPG-Ⅲ与UPG-Ⅰ为10000:1。

式中A代表乙酸基,P代表丙酸基尿卟啉原Ⅲ进一步经尿卟啉原Ⅲ脱羧酶催化,使其四个乙酸基(A)脱羧变为甲基(M),从而生成粪卟啉原Ⅲ(coproporphyrinogen Ⅲ,CPG Ⅲ)。

4.血红素的生成:胞液中生成的粪卟啉原Ⅲ再进入线粒体中,在粪卟啉原氧化脱羧酶作用下,使2、4位的丙酸基(P)脱羧脱氢生成乙烯基(V),生成原卟啉原IX。

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红细胞生成过程关键步骤确定一个健康的成年人每天必须生成1千亿个新红血细胞,才能维持其血液循环中的红细胞数量。

来自洛桑联邦理工学院(EPFL)的一个研究人员小组确定了红细胞生成过程中一个关键的步骤。

这一研究发现可能不仅有助于阐明如贫血等血液疾病的病因,还使得医生们的梦想离现实更近了一步:在实验室能够制造出红血细胞,由此提供一个潜在的取之不竭的血液主要成分资源,用于输血。

红细胞,其本质就是一袋将氧气输送到全身的血红蛋白。

其生命起始于骨髓中的造血干细胞,经历一个高度受控的增殖和分化过程后,获得其最终的身份。

在这一分化过程中的一个关键步骤就是线粒体自噬(mitophagy)。

随着线粒体耗尽,细胞血红蛋白负载能力达到最大。

然而直到现在,都还没有清楚了解控制线粒体自噬的机制。

在发表在本周《科学》(Science)杂志上的一篇论文中,洛桑联邦理工学院的Isabelle Barde及其同事通过试验证实,KRAB型锌指蛋白与KAP1辅因子协同作用,以精细且复杂的方式调节了线粒体自噬。

论文的资深作者、病毒学家Didier Trono多年来一直对KRAB/KAP1系统感兴趣。

众所周知,其在“沉默”哺乳动物基因组反转录因子元件中发挥作用,已有3.5亿年历史。

它们最初是可以整合到感染生物体遗传密码中的逆转录病毒。

“它做着如此好的一份工作,以致在进化过程中它被指派完成了很多其他的事情,”Trono说。

KRAB/KAP1系统承担的职责之一就是调控线粒体自噬。

研究人员发现,遗传改造缺失KAP1的小鼠迅速变得贫血,因为它们无法生成红血细胞。

更特别的是,他们发现,干细胞分化过程在成红血细胞(erythroblast,红细胞前体)中线粒体降解的阶段停止。

且在人类血细胞中敲除KAP1也会产生相似效应,表明其调控线粒体自噬的作用在从小鼠到人类的整个进化中是保守的。

研究人员进一步证明,KRAB/KAP1系统是通过抑制线粒体自噬阻遏物来发挥功能。

换句话说,就像负负得正,它激活了这一靶过程。

这表明,这一调控系统中的各种元件突变有可能导致了如贫血和某些类型白血病等血液疾病,从而反过来指出了这些疾病的未来治疗靶点。

它还指出了有可能在实验室中模拟红血细胞合成的途径。

但这些研究发现还具有更广泛的意义。

虽然线粒体对于许多细胞正常功能至关重要,但如果它们生成破坏性自由基(某些情况下细胞呼吸作用的副产物)对于细胞也会是致命的。

这些自由基引起的氧化性应激与肝脏疾病、心脏病和肥胖有关联。

因此,了解线粒体自噬受控机制,有可能促成更好地了解以及治疗这些疾病。

Trono认为这一多层次组合调控法则或许适应于广泛的生理系统。

“它为自然完成生理活动赋予了极高水平的模块性。

”他将之比喻为管风琴的运行方式。

每个风琴师都有一个键盘,以及受他掌控的脚踏板。

他通过各种组合应用它们来调整乐器产生的声音。

相似的,微调一个或几个控制元件可以在许多生物过程中产生显著的影响。

尽管其中任何一个元件发生突变都可能导致故障,但由于每个的贡献很小,损害往往是有限的。

反过来,这赋予了系统稳固性。

Trono相信,这种稳固性是数亿年来进化一直在选择和改进的。

(来源:生物通何嫱)更多阅读《科学》发表论文摘要(英文)A KRAB/KAP1-miRNA Cascade Regulates Erythropoiesis Through Stage-Specific Control ofMitophagy1.Isabelle Barde1,Science DOI: 10.1126/science.1232398∙REPORTDuring hematopoiesis, lineage- and stage-specific transcription factors work in concert with chromatin modifiers to direct the differentiation of all blood cells.Here, we explored the role of KRAB-containing zinc finger proteins (KRAB-ZFPs) and their cofactor KAP1 in this process. Hematopoietic-restricted deletion of Kap1 in the mouse resulted in severe hypoproliferative anemia. Kap1-deleted erythroblasts failed to induce mitophagy-associated genes and retainedmitochondria. This was due to persistent expression of microRNAs targeting mitophagy transcripts, itself secondary to a lack of repression by stage-specific KRAB-ZFPs. The KRAB/KAP1-miRNA regulatory cascade is evolutionary conserved, as it also controls mitophagy during human erythropoiesis. Thus, aView larger version:∙In this page∙In a new window∙Download PowerPoint Slide for TeachingFig. 1Blocked erythrocyte maturation and accumulation of mitochondria in Kap1-deleted erythroblasts. (A) FACS analysis of CD71 and Ter119 in bone marrow from control (Ctrl) and Kap1 KO mice 7 weeks after pIC injection. Percentage of each population from the total bone marrow is indicated. (B) Electron microscopy (left, stars indicate mitochondria; middle, average number of mitochondria visualized per cell; n = 10, *p < 0.05) and Mitotracker staining (right, n = 4, *p < 0.05). Decreased nuclear density was frequent in Kap1 KO cells, perhaps reflecting altered chromatin condensation.View larger version:∙In this page∙In a new window∙Download PowerPoint Slide for TeachingFig. 2A KAP1-miRNA cascade controls red cell mitophagy. (A) Top, mitophagy-related transcripts in erythroblasts from control (Ctrl) and Kap1 KO mice (n = 4, *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001). Bottom, indicated miRNAs expression in same samples; predicted miRNA-target pairs are indicated by X. (B) miR351 and Bnip3L expression in megaka ryocyte/erythroid progenitors (MEP: Lin−Sca1−CD117+ CD34−CD16.32−, in which expression was set at 1) and indicated erythroblast subsets. (C) MiR-351 targets the Bnip3L 3′UTR. Ctrl, for which the normalized value was set at 1, was a combination of MEL cells not overexpressing miR-351 and transduced with a GFP-expressing lentiviral vector with the Bnip3L 3′UTR, and cells overexpressing miR-351 but transduced with the same vector without this sequence (n = 3, *p < 0.05).MiR-503 and miR-322*, which are located next to miR-351 on chromosome X, were also upregulated (2.46 and 2.17 fold, respectively) in Kap1 KO erythroblasts. Consistent with a role for KRAB/KAP1 in regulating this miRNA gene cluster, chromatin immunoprecipitation coupled to DNA sequencing (ChIPSeq) detected a strong KAP1 peak less than 4kb away (Fig. 3A). Because KAP1 is not a DNA binding protein, we postulated that it might be tethered to this and other relevant loci by stage-specific KRAB-ZFPs. Nine KRAB-ZFP genes were identified, which had human orthologs and were expressed exclusively in CD71+Ter119- and/or CD71+Ter119+ erythroblasts, but not in other hematopoietic cells. Six of these genes could be efficiently knocked down in MEL cells by lentivector-mediated RNA interference, and two of them, ZFP689 and ZFP13, emerged as potential Bnip3L regulators (fig. S3). Interestingly, ZFP689 is expressed in CD71+Ter119+ erythroblasts, whereas ZFP13 is expressed only in their CD71-Ter119+ counterparts (Fig. 3B). Both could repress reporter expression in MEL cells transduced with a lentiviral vector harboring the miR-351-close KAP1-binding site upstream of a human phosphoglycerate kinase promoter murine secreted alkaline phosphatase (mSEAP) cassette (Fig. 3C). We then validated these two candidates in vivo by transplanting CD45.2 hematopoietic stem cells (lineage-, Sca1+ and cKit+, or LSK) transduced with lentiviral vectors producing GFP and shRNAs against Zfp689, Zfp13, or Kap1 as a control, into irradiated CD45.1 mice, allowing the dual discrimination of donor vs. recipient and transduced vs. untransduced cells. Analyses of the red cell compartment in bone marrow harvested eight weeks after the graft revealed that knockdown of either Zfp689 or Zfp13 led to a decrease in CD71+Ter119- cells as pronounced as that observed with the Kap1 knockdown (Fig. 3D). Furthermore, RNA analyses of sorted transduced CD71+Ter119+ cells demonstrated that ZFP689-, ZFP13- and KAP1-depleted cells all exhibited an upregulation of miR-351 (Fig. 3E) and a marked downregulation of Bnip3L (Fig. 3F).View larger version:∙In this page∙In a new window∙Download PowerPoint Slide for TeachingFig. 3Erythroblast-specific KRAB-ZFPs control the miR-351/Bnip3L/mitophagy axis. (A) Screen shots from the UCSC Genome Browser, with results of a KAP1 ChIPSeq analysis performed on CD71+Ter119+ bone marrow cells. (B) Zfp689 and Zfp13 are induced during erythroid differentiation. (C) ZFP689 andZFP13 repress a lentiviral vector carrying a miR-351-close KAP1-binding site in transduced MEL cells (Ctrl is a combination of ZFP-overexpressing cells transduced with a vector without the KAP1-binding site and cells LacZ-overexpressing cells transduced with a vector carrying the KAP1-binding site; n = 3,*p < 0.05). (D) CD45.2+ LSK cells were transduced with GFP-expressing, empty or scramble (Ctrl), Kap1-, Zfp689- or Zfp13-directed shRNA lentiviralvectors, engrafted into irradiated CD45.1+ mice, and erythroid differentiation was evaluated by FACS 8 wks later. (E and F) The CD71+Ter119+, CD45.2+, eGFP+ population was then sorted and analyzed by RT-QPCR for miR351 (E) and Bnip3L (F) expression (n = 6, *p < 0.05).In a last series of experiments, we asked whether this erythropoiesis-regulating system has its equivalent in humans. We first found that Kap1 knockdown impaired the differentiation of human erythroleukemia (HEL) cells and increased their mitochondrial content (Fig. 4ABC), blocking several mitophagy effectors including Nix/Bnip3L (Fig. 4D). We further verified that KAP1-depleted HEL cells had increased levels of hsa-miR-125a-5p (Fig. 4D), which has the same seed as murine miR-351, and that overexpressing this miRNA triggered a downregulation of Nix and a rise in the mitochondrial content of these cells (Fig. 4E). Finally, when we knocked down Kap1 in human cord blood CD34+ cells, it resulted in decreasing their ability to undergo cytokine-induced ex vivo erythroid differentiation, which correlated with reduced Nix expression and elevated mitochondrial content (Fig. 4F), a phenotype that could be reproduced by hsa-miR-125a overexpression (Fig. 4G).View larger version:∙In this page∙In a new window∙Download PowerPoint Slide for TeachingFig. 4KAP1-regulated RNA interference controls human red cell mitophagy. (A to C) HEL transduced with scramble or Kap1-specific shRNA-expressing lentiviral vectors and induced or not to differentiate were evaluated for Kap1 mRNA expression (A), and by benzidine (B) (n = 3, counting 100 cells for each condition) or Mitotracker (C) (n = 3) staining (*p < 0.05). (D) hsa-miR-125a-5p (miR125a) and Nix expression measured respectively by NanoString nCounter direct RNA quantification and RNA sequencing in HEL cells transduced with empty or Kap1 knockdown vectors. (E) Nix expression in Ctrl (setting normalized value at 1) or hsa-miR-125a-5p-overexpressing HEL cells, measuring their mitochondrial content by Mitotracker staining (n = 4, *p < 0.05). (F) Decreased erythroid differentiation of Kap1 knockdown human cord blood CD34+ cells, assessed by CD235a surface expression at seven (D7) and eleven (D11) days. At D7, sorted CD235a+eGFP+ cells were analyzed by RT-QPCR for Nix and hsa-miR125a expression, and for mitochondrial content by Mitotracker staining (n = 3, *p < 0.05). (G) Percentage of CD235a-expressing cells 7 days after inducing the differentiation of CD34+ cells transduced with empty or unrelated-miRNA- (Ctrl) or hsa-miR-125a-5p-overexpressing lentiviral vectors (n = 3, *p < 0.05).These results unveil a multilayered transcription regulatory system, where protein- and RNA-based repressors are super-imposed in combinatorial fashion to govern the timely triggering of a necessary step of erythropoiesis. miR-351 and several other microRNAs with predicted targets in the mitophagy pathway were upregulated in Kap1-deleted murine erythroblasts (Fig. 2). This apparent redundancy, or rather addition of parallel effects aimed at a same physiological process, is commonly observed with RNA interference (27). Our discovery that it can be further modulated by KRAB-ZFP-mediated repression, and that the latter can itself be multifactorial, adds a remarkable level of modularity to this type of regulation. In human erythroblasts, although KAP1 represses theNix-targeting hsa-miR-125a-5p, downregulation of several other miRNAs, including hsa-miR-24, -221, -222, and -223, was previously found important for erythroid differentiation, which conversely requires the upregulation of hsa-miR-144/451 cluster (2, 3). Whether stage-specific KRAB-ZFPs are involved in controlling some of these other miRNAs remains to be determined. Even though KAP1 likely influences erythropoiesis by more than just allowing mitophagy, it is interesting to note that Znf205 and Znf689, the respective human orthologs of murine Zfp13 and Zfp689, are expressed in HEL cells and induced upon erythroid differentiation of CD34+ cells (fig. S4). Therefore, polymorphism or mutations in any genetic component of the pathway unveiled here, whetherZnf205, Znf689, the genomic binding sites of their products, hsa-miR-125a-5p and other KAP1-regulated miRNA genes, or the sequences targeted by these RNA regulators, could underlie red cell-related pathologies such as anemia, polycythemia, or erythroleukemia.Supplementary Materials/cgi/content/full/science.1232398/DC1Materials and MethodsFigs. S1 to S4 Table S1 References (28–38)。

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