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Exploring ETV6/RUNX1 function in childhood acute lymphoblastic leukemia
Gerhard Fuka
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Renate Panzer-Grümayer
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29158.77223.683962-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die chromosomale Translokation t(12;21) (p13;q22) , welche die Grundlage für die Enstehung des ETV6/RUNX1 (E/R) Fusionsgens ist, ist in 25% aller akuten lymphoblastischen B-Zell Vorläufer Leukämien im Kindesalter zu finden. Die E/R Fusion wird als kritischer Schritt in der Leukämieentstehung betrachtet, ihre funktionelle Bedeutung in der klinisch manifesten Leukämie ist hingegen weitgehend unbekannt. Um Informationen darüber zu erhalten, setzten wir uns zum Ziel, das endogene E/R Fusionsprotein in den leukämischen Zelllinien REH und AT-2 mittels lentiviral-transduzierter shRNA zu unterdrücken. Dadurch wurde eine Reduktion der Zellproliferation, Erhöhung der Apoptose und Beeinträchtigung des Auftretens einer Leukämie in einem Xenotransplantationmodell mit NOD/SCID Mäusen
hervorgerufen. Diese Effekte wurden von einer Inaktivierung des PI3K/AKT/mTOR Signalweges begleitet. Gleichfalls reduzierte die pharmakologische Inhibierung von PI3K/mTOR die Protein Phosphorylierung von AKT und RPS6, und bewirkte eine erhöhte Apoptoserate und Prednisolon-Sensitivität in E/R-positiven Leukämien bzw. REH Zellen. Genomweit durchgeführte Genexpressionsstudien von E/R unterdrückten REH und AT-2 Zellen identifizierten 777 differenziell regulierte Gene. Obwohl eine ähnliche Anzahl von induzierten und reprimierten Genen gefunden wurde, zeigten sich bei der Untersuchung von biologischen Prozessen und Signalwegen mittels „Database for Annotation, Visualization and Integrated
Discovery“ (DAVID) sowie „Gene Set Enrichment Analyses“ (GSEA) beträchtliche Unterschiede. E/R reprimierte Gene resultierten in einer signifikanten Anreicherung
der Kategorien "Zellaktivierung", "Immunantwort", "Apoptose",
"Signaltransduktion" und "Entwicklung und Differenzierung". Hingegen konnten E/R induzierte Gene weniger signifikant mit bestimmten Signalwegen assoziiert werden. Die am stärksten
regulierten Begriffe in letzterem Set an Genen, deuten auf eine Veränderung der Begriffe "PI3K/AKT/mTOR Signalweg" und "hämatopoetische Stammzellen" hin. Weiters wurde die differenzielle Regulation von Signalwegen und molekularen
Funktionen mit dem Vergleich bereits publizierter E/R spezifischer Profile von primären akuten lymphoblastischen Leukämien bestätigt. Schließlich setzten wir RTqPCR
ein, um die differenzielle Regulation von sechs Gene (PROM1, IFITM1, PECAM1, SPIB, MDM2, DDIT4) zu bestätigen, welche die Modulierung von “Stammzell Eigenschaften” und “B-Zell Differenzierung” bekräftigten, sowie die Annahme unterstützten, dass die “Immunantwort”, “Zelladhäsion” sowie “DNA Damage Signalwege” durch das Fusionsprotein kontrolliert werden. Zusammenfassend zeigen unsere Daten, dass das E/R Fusionsprotein eine bedeutende Rolle in der malignen Zelle spielt. Zusätzlich konnten wir ein molekulares
Modell für dessen putative Funktionen etablieren.
Abstract
(Englisch)
The t(12;21) (p13;q22) chromosomal translocation, generating the ETV6/RUNX1 (E/R) fusion gene, is present in 25% of childhood B-cell precursor acute lymphoblastic leukemias. While the E/R gene fusion is considered a critical step for the initiation of leukemia, its functional contribution to overt leukemia is less clear. We aimed to investigate this issue by suppressing endogenous E/R fusion protein with lentivirus-transduced shRNA in the leukemic cell lines REH and AT-2. E/R suppression reduced cell proliferation, increased apoptosis and impaired leukemia outgrowth in NOD/SCID mice. These effects were accompanied by a concurrent inactivation of the PI3K/AKT/mTOR pathway. Consistently, pharmacological
PI3K/mTOR inhibition diminished the phosphorylation of AKT and RPS6, significantly increased the apoptosis rate in E/R-positive leukemias and sensitized REH cells to prednisolone. We also performed genome-wide gene expression analyses upon E/R silencing in REH and AT-2 cells and identified 777 differentially regulated genes. Even though we observed similar numbers of up- and down-regulated genes, striking
differences emerged when biological processes and pathways were investigated by the Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery (DAVID) and Gene Set Enrichment Analyses (GSEA). E/R-repressed genes resulted in a significant enrichment of the categories "cell activation", "immune response", "apoptosis", "signal transduction" and "development and differentiation" while E/R
induced genes were less significantly associated with specific pathways. Most prominently enriched terms for the latter gene set indicated alterations in "PI3K/AKT/mTOR signaling" and "hematopoietic stem cells". De-regulation of pathways and molecular functions was essentially confirmed by comparison with a previously published E/R-specific profile from primary ALL. RT-qPCR was applied to validate six differentially expressed genes (PROM1, IFITM1, PECAM1, SPIB, MDM2, DDIT4), corroborating modulation of “stem cell properties” and “B-cell differentiation”, and supporting the notion that “immune-response”, “cell adhesion” and “DNA damage pathways” are affected by the fusion protein. Collectively, our data demonstrate that the E/R fusion protein constitutes a major driving force in overt leukemia and
establish a molecular map of its putative functions.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
childhood ALL ETV6/RUNX1 gene expression profiling leukemia xenotransplant models PI3K/AKT/mTOR pathway RNA interference
Schlagwörter
(Deutsch)
akut lymphoblastische Leukämien im Kindesalter ETV6/RUNX1 Genexpressionsprofile Leukämie Xenotransplant-Modelle PI3K/AKT/mTOR Signalweg RNA Interferenz
Autor*innen
Gerhard Fuka
Haupttitel (Englisch)
Exploring ETV6/RUNX1 function in childhood acute lymphoblastic leukemia
Paralleltitel (Deutsch)
Funktion von ETV6/RUNX1 in der akuten lymphoblastischen Leukämie im Kindesalter
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
Getr. Zählg. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Ulrich Jäger ,
Martin Stanulla
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC09412554
Utheses ID
15873
Studienkennzahl
UA | 091 | 490 | |