DuEPublico 2

Dies ist unser neues Repositorium, derzeit für E-Dissertationen und ausgewählte weitere Publikationen. Weitere Informationen...

α-Catenin is a dosage-dependent tumor suppressor gene in MDS

Zickler, Antje Maria

Myelodysplastic Syndromes (MDS) are a heterogeneous group of malignant hematological disorders characterized by ineffective hematopoiesis and a risk of transformation to acute myeloid leukemia (AML). MDS arises from mutations and chromosomal aberrations in hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) leading to their clonal expansion and a dysfunction in their maturation. The most frequent chromosomal lesion in MDS is a heterozygous deletion on the long arm of chromosome 5. Following the hypothesis that this region encodes a key tumor suppressor gene, cytogenetic and high-resolution genomic profiling studies of a large patient cohort have defined two commonly deleted regions (CDRs). Remarkably, for both CDRs, no mutation has been reported on the remaining, intact allele excluding the presence of a classical tumor suppressor that requires the inactivation or loss of both copies. Despite extensive efforts, the identity of the predicted, most likely gene dosage insufficient tumor suppressor remains obscure. In this study, I investigated the tumor suppressor function of the α-Catenin-encoding gene CTNNA1 located in the center of the proximal CDR. I employed a competitive reconstitution approach using RNAi in murine HSPCs to test the gene dosage reduction of α-Catenin in vivo. As well, using a reciprocal approach, I assessed the effect of α-Catenin re-expression in a leukemia cell line with a deletion on chromosome 5 encompassing the CTNNA1 locus. First, I showed that one out of 8 shRNA encoding vectors mediated a reduced Ctnna1 expression that conveyed a clonal advantage to the transplanted HSPCs leading ultimately to a myeloid malignancy in vivo. The affected cells showed both self-renewal and long-term repopulation ability, since their clonal dominance was retained in recipient mice for more than six months after transplantation as well as upon secondary transplantation. To implement the frequent co-occurrence of inactivating TP53 mutations with 5q deletions in MDS patients, I performed a competitive reconstitution experiment with HSPCs expressing no Tp53 and reduced Ctnna1 levels. The inactivation of Tp53 conferred an additive effect compared to the clonal dominance of the HSPC with low Ctnna1 expression alone and caused an earlier onset of death of transplanted mice. Thus, my work provides the first functional evidence for α-Catenin as a gene dosage insufficient tumor suppressor in myeloid malignancies in vivo. To further analyze the observed phenotype, I cultivated primary bone marrow cells with RNAi-mediated knockdown of Ctnna1. The downregulation of Ctnna1 using one specific RNAi vector led to the survival, proliferation and immortalization of the cells in vitro. While downregulation of Ctnna1 in murine hematopoietic cells invoked a growth and survival advantage, I could show that in HL60 cells, a model cell line for myeloid malignancies with deletion of chromosome 5q, re-expression of CTNNA1 strongly impaired the cell growth. In addition, the cells showed upregulation of differentiation markers. In conclusion, my study revealed key aspects of the tumor suppressive activity of CTNNA1 in hematopoietic cells based on in vivo and complementary in vitro studies.

Die Myelodysplastischen Syndrome (MDS) sind eine Gruppe heterogener maligner hämatologischer Erkrankungen, die sich durch ineffektive Hämatopoese und einem erhöhten Transformationsrisiko zu Akuter Myeloischer Leukämie (AML) auszeichnen. MDS wird durch Mutationen und chromosomale Aberrationen in hämatopoetischen Stamm- und Vor-läuferzellen (HSVZ) ausgelöst, die deren klonale Expansion und Differenzierungsstörungen bewirken. Die häufigste chromosomale Aberration in MDS ist eine heterozygote Deletion des q-Armes auf Chromosom 5. Basierend auf der Hypothese, dass in dieser Region Tumor-suppressorgene lokalisiert sind, konnten über cytogenetische und hochauflösende genomische Analyseverfahren zwei rekurrente Deletionsregionen (CDRs) definiert werden. Bemerkens-werterweise wurde in keiner dieser beiden Abschnitte eine Mutation auf dem intakten Allel identifiziert, sodass die Existenz klassischer Tumorsuppressorgene, für die eine Inaktivierung beider Allele erforderlich ist, in den CDRs ausgeschlossen werden kann. Stattdessen ist eine Gendosisabhängigkeit dieser putativen Tumorsuppressorgene wahrscheinlich. Allerdings sind ihre Identitäten bisher noch weitgehend unbekannt. In dieser Arbeit analysierte ich die Tumorsuppressorfunktion von α-Catenin, das durch CTNNA1 in der proximalen CDR kodiert wird. In einem kompetitiven Rekonstitutionsansatz untersuchte ich die durch RNAi-vermittelte Gendosisreduktion von α-Catenin in murinen HSVZ. Zudem analysierte ich den Effekt der Re-expression von α-Catenin in einer humanen Leukämiezelllinie mit heterozygoter 5q-Deletion, die den CTNNA1 Lokus einschließt. Zunächst zeigte ich, dass einer von 8 shRNA-kodierenden Vektoren eine Ctnna1 Gen-dosisreduktion bewirkte, die transplantierten HSVZ eine klonalen Vorteil vermittelte und zu einem MDS-ähnlichen Phänotyp führte. Die betroffenen hämatopoetischen Zellen zeigten sowohl Selbsterneuerungs- als auch Langzeitrepopulationspotenzial, da sie das Knochenmark der Empfängertiere länger als 6 Monate klonal dominierten und ebenso in sekundären Empfängertieren anwuchsen. Da inaktivierende TP53 Mutationen häufig mit 5q-Deletionen in MDS Patienten assoziiert sind, wurde das Experiment ebenfalls mit HSVZ aus Tp53–/– Mäusen durchgeführt. Die Tp53 Inaktivierung verstärkte die klonale Dominanz der trans-plantierten HSVZ mit reduzierter Ctnna1 Gendosis und verkürzte die Überlebensrate der transplantierten Mäuse. Meine Arbeit zeigt erstmalig in funktionellen Analysen die gendosis-abhängige Tumorsuppressorfunktion von α-Catenin in malignen myeloiden Erkrankungen in vivo. Um diese weiter zu untersuchen, kultivierte ich primäre murine HSVZ mit RNAi-vermittelter Gendosisreduktion von α-Catenin. Der Knockdown von Ctnna1 führte auch in vitro zu erhöhtem Wachstum und zur Immortalisierung der transduzierten Zellen. Während Gendosisinsuffizienz von α-Catenin murinen hämatopoetischen Zellen einen Wachstums- und Überlebensvorteil vermittelte, zeigte ich in einem reziproken Versuchs-ansatz in HL60 Zellen, einer humanen Modellzelllinie für 5q-Deletionen, dass die Re-expression von CTNNA1 das Zellwachstum stark beeinträchtigte. Zudem löste α-Catenin Re-expression die Hochregulation von Differenzierungsmarkern in HL60 Zellen aus. Meine Arbeit gibt Aufschluss über die entscheidende Tumorsuppressorgenfunktion von α-Catenin in MDS anhand von funktionalen Daten aus in vivo und ergänzenden in vitro Studien.

Share and cite

Citation style:

Zickler, Antje Maria: α-Catenin is a dosage-dependent tumor suppressor gene in MDS. 2018.

Rights

Use and reproduction:
All rights reserved

Export