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Identification of histones as phospho tyrosine targets of the ALK kinase in anaplastic large cell lymphoma (ALCL)
Julia Hacker
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Gerda Egger
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30147.69122.870269-4
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das anaplastisch-großzellige Lymphom (ALCL) ist ein aggressives Non-Hodgkin T-Zell Lymphom, das gehäuft bei Kindern und jungen Erwachsenen auftritt. Die ALK positive (ALK+) Form ist durch die chromosomale Translokation zwischen anaplastic lymphoma kinase (ALK) und nucleophosmin (NPM) gekennzeichnet. Das dadurch entstehende Fusionsprotein NPM-ALK wird in den Zellen aberrant exprimiert und phosphoryliert durch die konstitutive Aktivierung der ALK Kinase zahlreiche Proteine. Dadurch wird eine Vielzahl von Signaltransduktionswegen angeschaltet und die Krebsentstehung beginnt. Im Gegensatz zu Wildtyp ALK ist NPM-ALK sowohl im Zytoplasma als auch im Zellkern lokalisiert, da es mit dem nukleolären Transportprotein NPM heterodimerisiert. Die Funktion von NPM-ALK im Zellkern ist jedoch weitgehend unerforscht und die bekannten Targets der ALK Kinase sind alle zytoplasmatischen Ursprungs. Das Ziel dieser Arbeit war die Identifikation von Kernproteinen, welche von der ALK Kinase an ihren Tyrosinresten phosphoryliert werden können. Nachdem in den letzten Jahren vermehrt Tyrosinphosphorylierungen an Histonen publiziert wurden, haben wir die Hypothese getestet, dass ALK im Zellkern aktiv ist und Histone phosphorylieren kann. Zuerst wurde die Tyrosinphosphorylierung an Histonen aus ALK+ ALCL Zelllinien charakterisiert und der Effekt von ALK Inhibierung untersucht. Weiters wurden Kinase assays durchgeführt, in denen die Fähigkeit der ALK Kinase, Histone in vitro zu phosphorylieren, analysiert wurde. Die aus diesen Experimenten gewonnenen Daten wurden schließlich mit Phosphorylierungsdaten aus verschiedenen Datenbanken verglichen. Die Analyse der Histone aus ALK+ ALCL Zellen zeigte, dass diese stark tyrosinphosphoryliert sind und dass der Grad der Phosphorylierung nach Behandlung der Zellen mit einem ALK Inhibitor abnimmt. Außerdem wurde eine Zellzyklus-abhängige Schwankung der Histon-Tyrosinphosphorylierung beobachtet, wobei die höchste Phosphorylierung während der S Phase auftrat. Kinase assays zeigten, dass ALK Histone in vitro phosphorylieren kann. Besonders auffällig war hier die Phosphorylierung von H2B und H4. In Übereinstimmung mit diesen Daten wurden bei der in silico Analyse mögliche ALK Substrat Motive auf diesen beiden Histonen gefunden. Diese wurden auch in einer Datenbank mit massenspektrometrischen Daten als tatsächlich phosphorylierte Tyrosinreste in ALK+ ALCL Zellen identifiziert. Zusammengefasst weisen unsere Ergebnisse und die in silico Daten darauf hin, dass ALK im Zellkern von ALK+ ALCL Zellen aktiv ist und die Histone H2B und H4 an Tyrosinresten phosphorylieren kann.
Abstract
(Englisch)
Anaplastic large cell lymphoma (ALCL) is an aggressive T-cell non-Hodgkin lymphoma, which predominantly occurs in children and young adults. The ALK positive (ALK+) subcategory carries a translocation between the anaplastic large cell lymphoma kinase (ALK) locus and the nucleophosmin (NPM) gene. This translocation results in the aberrant expression of the NPM-ALK fusion protein, which constitutively phosphorylates a multitude of downstream targets, thereby activating numerous signaling pathways and driving the cell into tumorigenesis. Due to the heterodimerization of NPM-ALK with wildtype NPM, which functions as a nucleolar shuttleprotein, NPM-ALK is located in both cytoplasm and nucleus. However, all ALK targets that have been identified so far are of cytoplasmatic origin and little is known about the role of NPM-ALK in the nucleus. In this study, we aimed to identify nuclear tyrosine targets of the ALK kinase and inspired from the recent discovery of histone tyrosine phosphorylation, we specifically investigated the possibility that histones could be a target. We therefore analyzed the pattern of histone tyrosine phosphorylation in ALK+ ALCL cell lines and the effect of ALK inhibition on the phosphorylation levels. We furthermore tested the ability of ALK to phosphorylate histones in vitro and compared the data obtained from our studies to in silico data from different phosphorylation databases. We found that core histones in ALK+ ALCL cells exhibit high tyrosine phosphorylation levels, which can be reduced by treatment of the cells with an ALK inhibitor. Furthermore, a cell cycle dependent pattern of histone tyrosine phosphorylation was identified, showing that the tyrosine phosphorylation levels of selected histones are higher during S phase. Kinase assays revealed that ALK is able to phosphorylate histones in vitro, particularly histones H2B and H4. Consistently, in silico analysis identified possible ALK substrate motifs on these two histones, which were found actually phosphorylated in ALK+ ALCL cells by mass spectrometry. Taken together, our data from the ALK inhibitor treatments as well as the in vitro kinase assays and the in silico data provide strong evidence that ALK phosphorylates tyrosine residues on histones H2B and H4 in the nucleus of ALK+ ALCL cells.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
epigenetics histones tyrosine phosphorylation lymphoma ALCL ALK
Schlagwörter
(Deutsch)
Epigenetik Histone Tyrosinphosphorylierung ALCL Lymphom
Autor*innen
Julia Hacker
Haupttitel (Englisch)
Identification of histones as phospho tyrosine targets of the ALK kinase in anaplastic large cell lymphoma (ALCL)
Paralleltitel (Deutsch)
Identifizierung von Histonen als Phospho-Tyrosin Targets der ALK Kinase im Anaplastisch-großzelligen Lymphom (ALCL)
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
64 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerda Egger
Klassifikation
42 Biologie > 42.20 Genetik
AC Nummer
AC11695067
Utheses ID
29323
Studienkennzahl
UA | 066 | 877 | |