Epigenetic control of PU.1 gene transcription during development of 5-Azacytidine resistance in acute myeloid leukemia

Abstract

Hematopoéza je vysoce koordinovaný proces, ve kterém hematopoetická kmenová buňka dává vzniknout všem krevním buněčným elementům. Pro myeloidní a lymfoidní vývoj je nezbytná přísná regulace exprese transkripčního faktoru PU.1. Delece PU.1 u myši je letální a jeho deregulace během vývoje hematopoetických buněk je spojena s hematologickými malignitami jako je akutní myeloidní leukémie (AML) a myelodysplastický syndrom (MDS). MDS a AML jsou závažné poruchy krvetvorby charakterizované expanzí nezralých krevních buněk a nedostatkem diferencovaných funkčních buněk. V patofyziologii leukemogeneze hrají významnou roli nejenom genetické, ale také epigenetické aberace. Deregulace PU.1 související s epigenetickými změnami na regulačních oblastech PU.1 genu představuje intenzivně studovaný mechanismus. Moderní terapie MDS a určité skupiny AML pacientů je založena na léčbě DNA hypometylačními látkami jako je 5-azacytidine (AZA), který ovlivňuje, mimo jiné, i regulaci PU.1 genu. Léčba AZA však často selhává a mechanismy rezistence nejsou příliš známy. V této práci prezentujeme výsledky z klonů rezistentních na AZA připravených z MDS/AML buněčné linie OCI-M2. Analyzovali jsme DNA metylace a hydroxymetylace na klíčovém regulačním elementu genu PU.1 (URE). Zjistili jsme, že epigenetické modifikace na URE značně ovlivňují...

Hematopoiesis is a highly orchestrated process, in which a single hematopoietic stem cell (HSC) gives a rise to all blood cellular components. For myeloid and lymphoid development precise controlled expression of the PU.1 transcription factor is needed. Deletion of PU.1 gene in mouse is lethal and its dysregulation during hematopoietic differentiation is associated with blood malignancies including acute myeloid leukemia (AML) and myelodysplastic syndromes (MDS). MDS and AML are serious blood disorders characterized by expansion of immature blood cells and lack of differentiated functional cells. Not only genetic but also epigenetic aberrations represent a very important field for studying pathophysiology of leukemia genesis and dysregulation of the PU.1 gene represents intensively studied candidate mechanism. Modern therapy of selected MDS and subset of AML patients is based on treatment with DNA hypomethylating agent Azacytidine (AZA) interfering in PU.1 gene regulatory mechanism. However, poor response or resistance to this therapy often occurs. In this thesis we present data obtained from AZA-resistant clones of MDS/AML cell line OCI-M2. We analysed DNA methylation and DNA hydroxymethylation at the key regulatory element of the PU.1 gene (URE). We found that these epigenetic modifications at URE...