Analyse der neuen HDAC1/HDAC2-SIAH2 Signalkaskade und deren Einfluss auf ATR-CHK1 in Leukämiezellen mit onkogenem JAK2

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Holger Krämer
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Pharmakologie ; Toxikologie, Laboratoriumsmedizin
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445785155

Säugerzellen exprimieren 18 Histondeacetylasen (HDACs). Ein besseres Verständnis der genauen Funktionen einzelner HDACs bei der Entstehung und Progression von Tumoren kann einen rationalen Einsatz spezifischer Histondeacetylase-Inhibitoren (HDACi) für die Krebstherapie ermöglichen. Solche HDACi verursachen gegenüber pan-HDACi weniger toxische Wirkungen. In der letzten Förderperiode haben wir entdeckt, dass die Hemmung von HDAC1 und HDAC2 genügt, um Leukämiezellen, die die mutierte Kinase JAK2V617F als kasuales Onkogen tragen, in die Apoptose zu treiben. Wir zeigen, dass HDAC1 und HDAC2 die Stabilität der E3-Ubiquitin-Ligase SIAH2 kontrollieren, dass SIAH2 für die Stabilität von JAK2V617F entscheidend ist und dass SIAH2 über diesen Mechanismus das Überleben von Leukämiezellen kontrolliert. Ein SIAH-Erkennungsmotiv in der katalytischen Domäne von JAK2V617F bestimmt dessen SIAH2-vermittelten proteasomalen Abbau. Die Hemmung von JAK2V617F durch SIAH2 ist mit einer Überproduktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), DNA-Replikationsstress und zytotoxischen DNA-Schäden verbunden. Als hierfür zugrundeliegenden Mechanismus zeigen wir, dass HDAC1 und HDAC2 die Expression des mitochondrialen Chaperons SMIM20 durch ihren Einfluss auf SIAH2 und den JAK2V617F-STAT-Signalweg ermöglichen. SMIM20 stabilisiert die Elektronentransportkette der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung und gewährleistet somit die ROS-Homöostase. Wir haben diese Daten zur Begutachtung und Publikation eingereicht, einen Übersichtsartikel und zwei Artikel veröffentlicht, in denen wir die Aktivitäten von neuen HDACi in leukämischen Zellen mit JAK2V617F charakterisieren. Wir haben weiterhin entdeckt, dass SIAH2 die Proteinexpression der Kinasen ATR und CHK1 kontrolliert. ATR und sein Substrat CHK1 gehören zu den ersten Proteinen, die Zellen bei DNA-Replikationsstress/DNA-Schäden aktivieren. Wir zeigen, dass leukämische Zellen mit JAK2V617F sehr empfindlich gegenüber pro-apoptotischen Wirkungen von ATR-Inhibitoren sind. Unser Ziel ist es, den von HDACi induzierten Abbau von ATR und CHK1 mit der Hypothese eines UBCH8-SIAH2-vermittelten proteasomalen Abbaus zu analysieren. Wir wollen die molekularen Strukturen für die Interaktion von SIAH2 mit ATR-CHK1 definieren und untersuchen, wie die Acetylierung von SIAH2 und die Phosphorylierung von ATR und CHK1 deren Stabilitäten beeinflussen. Zusätzlich schlagen wir eine CRISPR-Cas9-basierte Funktionsanalyse des SMIM20 vor. In der letzten Förderperiode haben wir weiterhin Hinweise auf neue Zielproteine von SIAH2 erhalten. Unser Ziel ist es, neue, direkte Zielproteine von SIAH2 unvoreingenommen durch eine gezielte Biotinylierung in lebenden Zellen zu identifizieren. Um unsere Daten zum Wechselspiel von ATR, CHK1, HDAC1, HDAC2, und SIAH2 in weiteren Systemen zu testen und um die translationale Relevanz unserer Arbeiten zu erhöhen, planen wir Versuche mit JAK2V617F-positiven primären murinen und menschlichen Zellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen