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Projekt
Charakterisierung der Bedeutung des PIWIL4 als neuer epigenetischer Faktor bei der akuten myeloischen Leukämie
Fachliche Zuordnung
Hämatologie, Onkologie
Förderung
Förderung von 2010 bis 2014
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 171802282
DNA Methylierung oder Histonmodifikationen regulieren Selbsterneuerung, Wachstum und Differenzierung normaler hämatopoetische Stammzellen. Epigenetische Läsionen sind bei Leukämien und speziell der Akuter Myeloischen Leukämie (AML) häufig und biologische und prognostische AML-Untergruppen können durch ihre Methylierungsprofile unterschieden werden. Der genaue Grund für die veränderten Methylierungsprofile und Histonmodifikationen bei der AML ist größtenteils unbekannt.Das Argonautenprotein Piwil4 ist für das Selbsterneuerungspotential von murinen Keimzellen und deren genomische Stabilität durch CpG Methylierung von Transposons von hoher Bedeutung. Zusätzlich ist Piwi bei der Etablierung repressiver Histonmodifikationen wie z.B. H3K9me3 und H3K9me2 in Drosophila mitverantwortlich. Weiterhin spielen die Piwi Proteine zusammen mit PIWI interacting RNA (piRNA) eine aktive Rolle für die Lokalisation der zuvor genannten epigenetischen Markierungen im Genom. Deregulationen von PIWI Genen wurden in verschiedensten Krebsarten gefunden. Bislang ist die exakte Rolle der PIWI Gene in der Tumorentstehung noch unerforscht, insbesondere bei der AML.Während der letzten Finanzierungsperiode haben wir uns auf das Humansystem konzentriert und haben die Bedeutung des PIWIL4 in der humanen AML näher beleuchtet. Dabei konnten wir folgendes zeigen: a) PIWIL Gene werden während der normalen Hämatpoese exprimiert: PIWIL4 zeigt die höchste Expression in CD34+ CD38- hämatopoetischen Stammzellen, CD34+ Stamm- und Vorläuferzellen, und reifen myeloischen und lymphatischen Zellen. b) PIWIL4 wird aberrant bei Patienten mit AML exprimiert: mehr als 72% der analysierten AML Patienten zeigten eine erhöhte Expression von PIWIL4 verglichen mit normalen CD34+ Knochenmark Stamm- und Vorläuferzellen, mit der höchsten Expression bei der prognostisch ungünstigen MLL-AF9 positiven AML. c) die Expression von PIWIL4 ist für das Wachstum humane AML Zellen entscheidend: eine Reduktion der PIWIL4 Expression in humanen AML Zelllinien führt zu einer substantiellen Minderung des Zellwachstums in vitro und in NSG Mäusen. d) Eine Reduktion der PIWIL4 Expression beeinflusst epigenetische Markierungen bei der AML: Durch ChIP-seq Analyse konnte gezeigt werden, dass das durch PIWIL4 shRNA verursachte reduzierte Zellwachstum von einer globalen Reduktion der H3K9me3 Markierungen und einen Anstieg aktivierender H3K4me3 Markierung begleitet wird. e) piRNAs werden in humanen AML Zellen exprimiert: durch piRNA Mikroarrays und small RNA Deep Sequencing konnte die piRNA Expression in der humanen AML dokumentiert werden. f) Reduktion der PIWIL4 Expression beeinflusst die piRNA Expressionsstärke: die Transkriptionstärke bekannter humaner piRNAs wird durch shRNA vermittelter Reduktion der PIWIL4 Expression im Vergleich zur scrambled Kontrolle verändert. Zusammengefasst konnten die Daten PIWIL4 als neues regulatorisches und epigenetisch aktives Gen bei der humanen AML identifizieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
