ABSTRACT N-glycan-mediated activation of the thrombopoietin receptor (MPL) under pathological conditions has been implicated in myeloproliferative neoplasms induced by mutant calreticulin, which forms an endogenous receptor-agonist complex that constitutively activates the receptor. However, the molecular basis for this mechanism has not been studied because no external agonists existed. We describe the structure and function of a marine sponge-derived MPL agonist, thrombocorticin (ThC), a homodimerized lectin with calcium-dependent fucose-binding properties. ThC-induced activation persists due to limited receptor internalization. The strong synergy between ThC and thrombopoietin suggests that ThC catalyzes the formation of receptor dimers on the cell surface. MPL is subject to sugar-mediated activation, where the kinetics differ from those of cytokines. This result suggests the presence of diverse receptor activation pathways in human thrombopoiesis. One-sentence summary A marine sponge lectin catalyzes thrombopoietin receptor dimerization and activation, exhibiting strong synergy with thrombopoietin, and modulates internalization of the receptor.

CREB3L1, a gene encoding the endoplasmic reticulum stress transducer, is specifically overexpressed in platelet RNA from patients with myeloproliferative neoplasms (MPNs). However, the pathophysiological roles of CREB3L1 overexpression remain unclear. In the present study, we aimed to study CREB3L1 mRNA expression in the red blood cells (RBCs) of patients with MPN and its role in erythrocytosis. Elevated expression of CREB3L1 was exclusively observed in the RBCs of patients with polycythemia vera (PV) harboring JAK2 exon 12 mutations, but not in those harboring JAK2 V617F mutation or control subjects. In erythropoiesis, CREB3L1 expression was sharply induced in erythroblasts of bone marrow cells collected from patients with JAK2 exon 12 mutation. This was also evident when erythropoiesis was induced in vitro using hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) with JAK2 exon 12 mutation. Interestingly, overexpression of CREB3L1 in RBCs was observed in patients with reactive erythrocytosis whose serum erythropoietin (EPO) levels exceeded 100 mIU/mL. Elevated CREB3L1 expression was also observed in the erythroblasts of a patient with acute erythroid leukemia. EPO-dependent induction of CREB3L1 was evident in erythroblasts differentiated from HSPCs in vitro, regardless of driver mutation status or MPN pathogenesis. These data strongly suggest that CREB3L1 overexpression in RBCs is associated with hyperactivation of the EPO receptor and its downstream molecule, JAK2. shRNA knockdown of CREB3L1 expression in HSPCs blocked erythroblast formation in vitro. These results suggest that CREB3L1 is required for erythropoiesis in the presence of JAK2 exon 12 mutation or high level of EPO, possibly by antagonizing cellular stress.