Identification and Characterization of Genetic Aberrations in Acute Childhood Leukemia

Abstract

Childhood acute leukemias are genetically complex disorders, with recurrent or random aberrations found in most patients. Their proper functional characterization is crucial for understanding the role they play in the process of leukemogenesis. We aimed to identify and characterize the genetic background of two leukemic entities. The transient myeloproliferative disorder (TMD) is a preleukemic condition that occurs in 10% of newborns with Down syndrome. Trisomy 21 together with in-utero gained mutations in the GATA1 gene are essential in TMD and represent an ideal "multi-hit" model to study leukemogenesis. We investigated an alternative pathogenic mechanism enabling TMD development in a confirmed absence of trisomy 21. Novel deletions in the GATA1 and JAK1 genes were described as potential drivers of this TMD. The deletion D65_C228 in GATA1 results in the expression of an aberrant isoform, which is predicted to lose transactivation potential and, more importantly, to partially lose the ability of recognizing physiological DNA binding sites, possibly triggering TMD alone. Our thorough characterization of JAK1 F636del questions its role in TMD development. Analysis of JAK/STAT signaling suggested decrease of kinase activity upon F636 loss. Cells harboring the aberrant JAK1 did not obtain cytokine-...

Dětské akutní leukémie jsou geneticky komplexní poruchy hematopoézy. U většiny pacientů se vyskytují rekurentní či náhodné aberace, jejichž pečlivá funkční charakterizace je zásadní pro pochopení role, kterou hrají v procesu leukemogeneze. Naším cílem byla identifikace a charakterizace genetického pozadí dvou leukemických entit. Transientní myeloproliferativní porucha (TMD) je preleukémie, která postihuje 10% novorozenců s Downovým syndromem. Trisomie 21 chromozomu a in-utero získané mutace v genu GATA1 jsou kauzální pro vznik TMD a společně představují ideální "více-zásahový" model leukemogeneze. Zaměřili jsme se na zkoumání alternativního mechanismu vzniku TMD bez účasti trisomie 21. U jedinečného případu TMD jsme jako potenciálně spouštěcí aberace popsali nové delece v genech GATA1 a JAK1. Delece D65_C228 v GATA1 způsobuje tvorbu poškozené izoformy, u níž se předpokládá ztráta transaktivační schopnosti a rovněž částečná ztráta vazby ke specifickým vazebným místům v DNA, což může stačit ke spuštění TMD. Námi provedená podrobná charakterizace delece F636 v JAK1 zpochybňuje význam této aberace pro patogenezi TMD. Analýza signalizace JAK/STAT odhalila pokles kinázové aktivity po ztrátě F636. Růst buněk Ba/F3, které vytvářejí poškozený JAK1, je závislý na cytokinech, podobně jako je tomu u buněk...