Analyse der neuen HDAC3-SIAH2 Signalkaskade und deren Einfluss auf onkogenes JAK2 in Leukämiezellen

• Antragsteller: Professor Dr. Oliver Holger Krämer
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie ; Pharmakologie ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445785155

Konstitutiv aktive Mutanten der Tyrosinkinase Janus Kinase (JAK2, Punktmutation JAK2V617F) sind kausal an der Entstehung der myeloproliferativen Neoplasien beteiligt. Die Transformation von Blutzellen mit JAK2V617F führt zu Replikationsstress durch erhöhte Zellteilung und aberrante Genexpressionsmuster. Epigenetische Modulatoren aus der Familie der Histondeacetylasen (HDACs) werden als Zielstrukturen für neuartige pharmakologische Interventionsstrategien angesehen. Wir wollen verstehen, wieso Inhibitoren der HDACs (HDACi) besonders toxisch für Krebszellen mit mutiertem JAK2 sind. Nach neueren Befunden sind HDACs wesentliche Regulatoren für die Aktivierung von Checkpoint Kinasen in Zellen mit Replikationsstress und DNA-Schäden. Weiter sind HDACs kritisch für die Kontrolle des Proteinabbaus über das Ubiquitin-Proteasom-System. HDACi können entsprechend über diese Parameter auf das Wachstum von Tumorzellen einwirken. Wir haben Hinweise auf eine Akzeleration des proteasomalen Abbaus von JAK2V617F durch HDACi, was einem Entzug des treibenden Onkogens in bestimmten Leukämiezellen entspricht. Unsere Hypothese ist, dass diesem Prozess eine Induktion der E3 Ubiquitin-Ligase SIAH2 auf Proteinebene zugrunde liegt. Diese Akkumulation von SIAH2 ist nach unseren Daten spezifisch durch HDAC3 als Gatekeeper reguliert und könnte über eine Acetylierung von SIAH2 bedingt sein. Demgemäß wollen wir die Interaktion von SIAH2 mit JAK2V617F, dessen poly-Ubiquitinierung und eine von Acetylierung abhängige Kontrolle von SIAH2 in unterschiedlichen Zellsystemen analysieren. Wir wollen aufklären, ob SIAH2 über molekular definierte Degron-Strukturen und SOCS Proteine die Stabilität von phosphoryliertem und auch nicht phosphoryliertem JAK2V617F und Wildtyp JAK2 kontrolliert. Weiter wollen wir klären, ob SIAH2 zusammen mit der als SIAH2 Interaktionspartner identifizierten E2 Ubiquitin-Konjugase UBCH8 JAK2V617F destabilisiert. Bisher veröffentlichte Daten zeigen, dass durch DNA-Schäden aktivierte Checkpoint Kinasen über Phosphorylierungsereignisse SIAH2 inaktivieren. Wir sehen jedoch, dass SIAH2 auch nach durch HDACi bedingter DNA-Schädigung gegen JAK2V617F aktiv ist. Dies spricht für eine erstmals von uns beschriebene Regulation von SIAH2 durch HDACs. Zusammenhängend hiermit wollen wir klären, ob SIAH2 Checkpoint Kinasen reguliert. Wir wollen auf unseren Hypothesen basierende Ansätze verfolgen und diese mit neuen, CRISPR-Cas9-basierten Zellsystemen stringent prüfen. Mit unvoreingenommenen Proteomics Analysen können wir das SIAH2-abhängige Proteom umfassend definieren. Unsere Untersuchungen zur Rolle von HDAC3 und seiner Hemmung für das Überleben von Leukämiezellen mit mutiertem JAK2 werden zeigen, ob HDAC3 tatsächlich eine bestmögliche pharmakologische Zielstruktur in solchen Zellen ist und ob die Akkumulation von SIAH2 ein pharmakodynamischer Marker für die Effizienz von HDACi ist. Patient/innen mit JAK2V617F-positiven Leukämien könnten von solchen Erkenntnissen profitieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen