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Simbula M, Manchinu MF, Mingoia M, Pala M, Asunis I, Caria CA, Perseu L, Shah M, Crossley M, Moi P, Ristaldi MS. miR-365-3p mediates BCL11A and SOX6 erythroid-specific coregulation: A new player in HbF activation. Mol Ther Nucleic Acids 2023; 34:102025. [PMID: 37744176 PMCID: PMC10514143 DOI: 10.1016/j.omtn.2023.09.002] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/15/2022] [Accepted: 09/01/2023] [Indexed: 09/26/2023]
Abstract
Hemoglobin switching is a complex biological process not yet fully elucidated. The mechanism regulating the suppression of fetal hemoglobin (HbF) expression is of particular interest because of the positive impact of HbF on the course of diseases such as β-thalassemia and sickle cell disease, hereditary hemoglobin disorders that affect the health of countless individuals worldwide. Several transcription factors have been implicated in the control of HbF, of which BCL11A has emerged as a major player in HbF silencing. SOX6 has also been implicated in silencing HbF and is critical to the silencing of the mouse embryonic hemoglobins. BCL11A and SOX6 are co-expressed and physically interact in the erythroid compartment during differentiation. In this study, we observe that BCL11A knockout leads to post-transcriptional downregulation of SOX6 through activation of microRNA (miR)-365-3p. Downregulating SOX6 by transient ectopic expression of miR-365-3p or gene editing activates embryonic and fetal β-like globin gene expression in erythroid cells. The synchronized expression of BCL11A and SOX6 is crucial for hemoglobin switching. In this study, we identified a BCL11A/miR-365-3p/SOX6 evolutionarily conserved pathway, providing insights into the regulation of the embryonic and fetal globin genes suggesting new targets for treating β-hemoglobinopathies.
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Affiliation(s)
- Michela Simbula
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
| | - Maria Francesca Manchinu
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
| | - Maura Mingoia
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
- Dipartimento di Scienze Mediche e Sanità Pubblica, Università degli Studi di Cagliari, 09121 Cagliari, Italy
| | - Mauro Pala
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
| | - Isadora Asunis
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
| | - Cristian Antonio Caria
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
| | - Lucia Perseu
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
| | - Manan Shah
- School of Biotechnology and Biomolecular Sciences, University of New South Wales (UNSW), Sydney, NSW 2052, Australia
| | - Merlin Crossley
- School of Biotechnology and Biomolecular Sciences, University of New South Wales (UNSW), Sydney, NSW 2052, Australia
| | - Paolo Moi
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
- Dipartimento di Scienze Mediche e Sanità Pubblica, Università degli Studi di Cagliari, 09121 Cagliari, Italy
| | - Maria Serafina Ristaldi
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale Delle Ricerche (IRGB-CNR), 09042 Monserrato, Italy
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Busonero F, Steri M, Orrù V, Sole G, Olla S, Marongiu M, Maschio A, Sidore C, Lai S, Mulas A, Zoledziewska M, Floris M, Pala M, Forabosco P, Asunis I, Pitzalis M, Deidda F, Masala M, Caria CA, Barella S, Abecasis GR, Schlessinger D, Sanna S, Fiorillo E, Cucca F. A Sardinian founder mutation in glycoprotein Ib platelet subunit beta (GP1BB) that impacts thrombocytopenia. Br J Haematol 2020; 191:e124-e128. [PMID: 33216977 DOI: 10.1111/bjh.17090] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/26/2022]
Affiliation(s)
- Fabio Busonero
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Maristella Steri
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Valeria Orrù
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Gabriella Sole
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Stefania Olla
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Michele Marongiu
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Andrea Maschio
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Carlo Sidore
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Sandra Lai
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Antonella Mulas
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Magdalena Zoledziewska
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Matteo Floris
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy.,Dipartimento di Scienze Biomediche, Università degli Studi di Sassari, Sassari, Italy
| | - Mauro Pala
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Paola Forabosco
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Isadora Asunis
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Maristella Pitzalis
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Francesca Deidda
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Marco Masala
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Cristian Antonio Caria
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Susanna Barella
- Ospedale Pediatrico Microcitemico 'Antonio Cao' (A.O.Brotzu), Cagliari, Italy
| | - Goncalo R Abecasis
- Center for Statistical Genetics, University of Michigan, Ann Arbor, MI, USA
| | - David Schlessinger
- Laboratory of Genetics and Genomics, National Institute on Aging, US National Institutes of Health, Baltimore, MD, USA
| | - Serena Sanna
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Edoardo Fiorillo
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy
| | - Francesco Cucca
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Monserrato (Cagliari), Italy.,Dipartimento di Scienze Biomediche, Università degli Studi di Sassari, Sassari, Italy
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Manchinu MF, Simbula M, Caria CA, Musu E, Perseu L, Porcu S, Steri M, Poddie D, Frau J, Cocco E, Manunza L, Barella S, Ristaldi MS. Delta-Globin Gene Expression Is Enhanced in vivo by Interferon Type I. Front Med (Lausanne) 2020; 7:163. [PMID: 32528964 PMCID: PMC7256663 DOI: 10.3389/fmed.2020.00163] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/28/2020] [Accepted: 04/09/2020] [Indexed: 12/19/2022] Open
Abstract
Beta hemoglobinopathies are widely spread monogenic lethal diseases. Delta-globin gene activation has been proposed as a possible approach for curing these pathologies. The therapeutic potential of delta-globin, the non-alpha component of Hemoglobin A2 (α2δ2; HbA2), has been demonstrated in a mouse model of beta thalassemia, while its anti-sickling effect, comparable to that of gamma globin, was established some time ago. Here we show that the delta-globin mRNA level is considerably increased in a Deoxyribonuclease II-alpha knockout mouse model in which type 1 interferon (interferon beta, IFNb) is activated. IFNb activation in the fetal liver improves the delta-globin mRNA level, while the beta-globin mRNA level is significantly reduced. In addition, we show that HbA2 is significantly increased in patients with multiple sclerosis under type 1 interferon treatment. Our results represent a proof of principle that delta-globin expression can be enhanced through the use of molecules. This observation is potentially interesting in view of a pharmacological approach able to increase the HbA2 level.
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Affiliation(s)
- Maria Francesca Manchinu
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Michela Simbula
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Cristian Antonio Caria
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Ester Musu
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Lucia Perseu
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Susanna Porcu
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Maristella Steri
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Daniela Poddie
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
| | - Jessica Frau
- Department of Medical Science and Public Health, Centro Sclerosi Multipla, University of Cagliari, Cagliari, Italy
| | - Eleonora Cocco
- Department of Medical Science and Public Health, Centro Sclerosi Multipla, University of Cagliari, Cagliari, Italy
| | - Laura Manunza
- Ospedale Microcitemico "A. Cao" - A.O. "G. Brotzu", Cagliari, Italy
| | - Susanna Barella
- Ospedale Microcitemico "A. Cao" - A.O. "G. Brotzu", Cagliari, Italy
| | - Maria Serafina Ristaldi
- Istituto Di Ricerca Genetica e Biomedica Del Consiglio Nazionale Delle Ricerche, Monserrato, Italy
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Manchinu MF, Brancia C, Caria CA, Musu E, Porcu S, Simbula M, Asunis I, Perseu L, Ristaldi MS. Deficiency in interferon type 1 receptor improves definitive erythropoiesis in Klf1 null mice. Cell Death Differ 2017; 25:589-599. [PMID: 29230002 PMCID: PMC5864211 DOI: 10.1038/s41418-017-0003-5] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 1.1] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/21/2017] [Revised: 09/21/2017] [Accepted: 09/29/2017] [Indexed: 02/04/2023] Open
Abstract
A key regulatory gene in definitive erythropoiesis is the transcription factor Krüppel-like factor 1 (Klf1). Klf1 null mice die in utero by day 15.5 (E15.5) due to impaired definitive erythropoiesis and severe anemia. Definitive erythropoiesis takes place in erythroblastic islands in mammals. Erythroblastic islands are formed by a central macrophage (Central Macrophage of Erythroblastic Island, CMEI) surrounded by maturating erythroblasts. Interferon-β (IFN-β) is activated in the fetal liver’s CMEI of Klf1 null mice. The inhibitory effect of IFN-β on erythropoiesis is known and, therefore, we speculated that IFN-β could have contributed to the impairment of definitive erythropoiesis in Klf1 knockout (KO) mice fetal liver. To validate this hypothesis, in this work we determined whether the inactivation of type I interferon receptor (Ifnar1) would ameliorate the phenotype of Klf1 KO mice by improving the lethal anemia. Our results show a prolonged survival of Klf1/Ifnar1 double KO embryos, with an improvement of the definitive erythropoiesis and erythroblast enucleation, together with a longer lifespan of CMEI in the fetal liver and also a restoration of the apoptotic program. Our data indicate that the cytotoxic effect of IFN-β activation in CMEI contribute to the impairment of definitive erythropoiesis associated with Klf1 deprivation.
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Affiliation(s)
- Maria Francesca Manchinu
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Carla Brancia
- Dipartimento di Scienze Biomediche. Facoltà di Medicina e Chirurgia, Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Cristian Antonio Caria
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Ester Musu
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Susanna Porcu
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Michela Simbula
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Isadora Asunis
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Lucia Perseu
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy
| | - Maria Serafina Ristaldi
- Istituto di Ricerca Genetica e Biomedica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IRGB-CNR), Cittadella Universitaria, SS 554 bivio per Sestu Km 4,5, 09042, Monserrato, Cagliari, Italy.
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