Abstract

 Abnormal coagulation factor V may underlie the thrombotic events associated with resistance to activated protein C (APC). We analysed 27 consecutive patients with documented idiopathic (recurrent) thromboembolism for the occurrence of point mutations within the APC sensitive regions of blood coagulation factor V. In 10 patients we observed a single basepair mutation resulting in a substitution of Arg⁵⁰⁶ to Gln. This mutation was significantly linked to in-vitro resistance to APC in these subjects. This mutation at Arg⁵⁰⁶ of factor V may form the molecular basis for the thrombotic events associated with APC resistance.

Abstract The flow-responsive transcription factor KLF2 is acquiring a leading role in the regulation of endothelial cell gene expression. A genome-wide microarray expression profiling is described employing lentivirus-mediated, 7-day overexpression of human KLF2 at levels observed under prolonged flow. KLF2 is not involved in lineage typing, as 42 endothelial-specific markers were unaffected. Rather, KLF2 generates a gene transcription profile (> 1000 genes) affecting key functional pathways such as cell migration, vasomotor function, inflammation, and hemostasis and induces a morphology change typical for shear exposure including stress fiber formation. Protein levels for thrombomodulin, endothelial nitric oxide synthase, and plasminogen activator inhibitor type-1 are altered to atheroprotective levels, even in the presence of the inflammatory cytokine TNF-α. KLF2 attenuates cell migration by affecting multiple genes including VEGFR2 and the potent antimigratory SEMA3F. The distribution of Weibel-Palade bodies in cultured cell populations is normalized at the single-cell level without interfering with their regulated, RalA-dependent release. In contrast, thrombin-induced release of Weibel-Palade bodies is significantly attenuated, consistent with the proposed role of VWF release at low–shear stress regions of the vasculature in atherosclerosis. These results establish that KLF2 acts as a central transcriptional switch point between the quiescent and activated states of the adult endothelial cell.

Abstract Von Willebrand factor (VWF) is a multimeric hemostatic protein primarily synthesized in endothelial cells (ECs). VWF is stored in endothelial storage organelles, the Weibel-Palade bodies (WPBs), whose biogenesis strongly depends on VWF anterograde trafficking and Golgi architecture. Elongated WPB morphology is correlated to longer VWF strings with better adhesive properties. We previously identified the SNARE SEC22B, which is involved in anterograde ER-to-Golgi transport, as a novel regulator of WPB elongation. To elucidate novel determinants of WPB morphology we explored endothelial SEC22B interaction partners in a mass spectrometrybased approach, identifying the Golgi SNARE Syntaxin 5 (STX5). We established STX5 knockdown in ECs using shRNA-dependent silencing and analyzed WPB and Golgi morphology, using confocal and electron microscopy. STX5-depleted ECs exhibited extensive Golgi fragmentation and decreased WPB length, which was associated with reduced intracellular VWF levels, and impaired stimulated VWF secretion. However, the secretion-incompetent organelles in shSTX5 cells maintained WPB markers such as Angiopoietin 2, P-selectin, Rab27A, and CD63. Taken together, our study has identified SNARE protein STX5 as a novel regulator of WPB biogenesis.

Abstract Background Platelet alpha-granules contain Von Willebrand factor (VWF), which is stored in eccentric alpha-granule nanodomains, and VWF propeptide (VWFpp). Differential release of VWF and VWFpp has been reported from endothelial cells. It is unclear if this also occurs during platelet alpha-granule exocytosis. We have recently developed a 3D super-resolution imaging workflow for quantification of platelet alpha-granule content based on Structured Illumination Microscopy (SIM). With this we can study alpha-granule cargo release following platelet activation in hundreds of platelets simultaneously. Aims To study release of VWF and VWFpp from alpha-granules using quantitative super-resolution microscopy. Methods Platelets were activated with PAR-1 activating peptide (PAR-1 ap) or collagen-related peptide (CRP-XL). Alpha-tubulin, VWF, VWFpp, SPARC and fibrinogen were imaged using 3D-SIM, followed by semi-automated analysis in FIJI. Uptake of anti-VWF nanobody during degranulation was used to identify alpha-granules that partially released content. Results VWF+ and VWFpp+ structures overlapped nearly completely (∼90%) in resting platelets, implying they are stored in similar eccentric alpha-granule nanodomains. A subset of VWF+/VWFpp+-structures was released completely at 0.6 µM PAR-1 ap, but at higher concentration (20 µM) significantly more VWFpp (85.3±1.6%) was released than VWF (37.6±1.4%). Release of other cargo was intermediate at 20 µM (SPARC: 62.2±1.4%; fibrinogen: 51.9±2.9%), providing further evidence for differential cargo release. Similar results were obtained using CRP-XL. Anti-VWF nanobody was taken up by VWF+/VWFpp-structures and increased with stimulus strength, demonstrating these were post-exocytotic structures. Conclusions VWF and VWFpp are differentially released from alpha-granules. This may affect how platelet-derived VWF and VWFpp contribute to formation and stabilization of hemostatic clots. Key points VWFpp and VWF are localized in the same, eccentric alpha-granule subdomain in resting platelets and do not overlap with other alpha-granule cargo proteins such as fibrinogen VWFpp and VWF are differentially secreted from individual alpha-granules upon activation with platelet agonists PAR-1 activating peptide and collagen-related peptide

Abstract Background Gray Platelet Syndrome (GPS) patients with Neurobeachin-like 2 (NBEAL2) deficiency produce platelets lacking alpha-granules (AGs) and present with lifelong bleeding symptoms. AGs are lysosome-related organelles (LROs) and store the hemostatic protein Von Willebrand factor (VWF) and the transmembrane protein P-selectin. Weibel-Palade bodies (WPBs) are LROs of endothelial cells and also store VWF and P-selectin. In megakaryocytes, NBEAL2 links P-selectin on AGs to the SNARE protein SEC22B on the endoplasmic reticulum (ER), thereby preventing premature release of cargo from AG precursors. In endothelial cells, SEC22B drives VWF trafficking from ER to Golgi and promotes the formation of elongated WPBs, but it is unclear if this requires NBEAL2. Objectives To investigate a potential role for NBEAL2 in WPB biogenesis and VWF secretion using NBEAL2 deficient endothelial cells. Methods Interaction of SEC22B with NBEAL2 in endothelial cells was investigated by interactomic mass spectrometry and pull down analysis. Endothelial Colony Forming Cells (ECFCs) were isolated from healthy controls and 3 unrelated GPS patients with mutations in NBEAL2 . Results We show that SEC22B binds to NBEAL2 in ECs. GPS patient-derived ECFCs are deficient of NBEAL2, but reveal normal formation and maturation of WPBs and normal WPB cargo recruitment. Neither basal nor histamine-induced VWF secretion are altered in the absence of NBEAL2. Conclusions While NBEAL2 deficiency causes absence of AGs in GPS patients, it has no impact on WPB functionality in ECs. Our data highlight the difference in regulatory mechanisms between these two hemostatic storage compartments. Essentials We characterized Gray Platelet Syndrome patient-derived endothelial cells with biallelic NBEAL2 mutations ex vivo . NBEAL2 is not essential for Weibel-Palade body biogenesis, maturation, and Von Willebrand factor secretion from endothelial cells.