The role of the leukemia-associated ETO homologue repressors in hematopoiesis

Abstract

The fusion protein AML1-ETO is observed in acute myeloid patients with the chromosomal translocation t(8;21). Cells with this chimeric protein have impaired granulocytic and erythroid differentiation with accumulation of myeloblasts. The transcriptional co-repressor ETO (Eight Twenty One) was identified from the cloning of AML1-ETO. Subsequently, MTGR1 (Myeloid Translocation Gene-Related protein 1) and MTG16 (Myeloid Translocation Gene on chromosome 16) were found to be homologues to ETO, all these proteins being transcriptional co-repressors present in complexes together with other co-repressors such as SIN3, N-CoR and SMRT, and histone deacetylases. The objective of this thesis was to investigate the role of the ETO-homologues in hematopoiesis and leukemia. First, the finding of physical interactions between ETO homologues suggested a possible cooperation. Second, a ubiquitous expression was observed for MTGR1 and MTG16 in hematopoietic lineages. We also discovered that the expression of ETO was restricted to the erythroid lineage suggesting a role for ETO in erythroid development. Furthermore, we found that MTG16 was downregulated during erythroid and granulocytic differentiation, which also implements a role for MTG16 in the regulation of hematopoietic differentiation. Additionally, cells expressing AML1-ETO showed downregulation of MTG16, which possibly can contribute to the impaired differentiation of these cells. Finally, we studied the transcriptional repression of the ETO-homologues in a reporter gene system. MTG16 was found to be a potent co-repressor. Despite a physical interaction, the co-repressors N-CoR and hSIN3B did not augment MTG16-mediated repression. Collectively, our data suggests that the ETO homologues may have differential roles in the regulation of hematopoietic differentiation.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Blodet fyller livsviktiga uppgifter i kroppen såsom syretransport och infektionsförsvar. De röda blodkropparna sköter syretransporten och de vita blodkropparna hanterar infektionsskyddet eller immunförsvaret. Blodplättar står för blodets levring vid blödning. Efterhand förbrukas blodcellerna och därför sker en kontinuerlig nybildning. Vid akut behov kan produktionen av blodceller öka mycket snabbt. De olika blodcellerna bildas från ursprungsceller (stamceller) i benmärgen vilka förökar sig samtidigt som de mognar. Det krävs ett regleringssystem för att bestämma vilka gener (arvsanlag) som ska komma till uttryck (slås på) för att styra cellväxt och utmognad. Det krävs också ett regleringssystem för att bestämma vilka gener som ska stängas av. Det sistnämnda systemet är i fokus för detta arbete vilket handlar om proteiner som stänger av gener (gen-tystare). De studerade gen-tystarna utgörs av ETO-släktet, i vilket proteinet ETO (Eight Twenty One) och ytterligare två släktingar ingår.



ETO-släktet har visat sig vara involverat vid leukemi. Vid en viss typ av leukemi har man nämligen funnit att ETO genen är förenad med en annan gen. Ett nytt protein, ett s.k. fusionsprotein, bildas istället och dess funktion är förändrad. Leukemiceller visar en störd utmognad. De förökar sig kontinuerligt men mognar inte vilket leder till en ansamling av omogna leukemiceller som inte förmår skydda mot infektioner på ett normalt sätt. Det ETO-innehållande fusionsproteinet tycks spela en roll för uppkomsten av den typiska mognadshämningen hos leukemiceller. ETO-släktets normala roll är okänd och dess inblandning i blodbildning och leukemi håller på att kartläggas.



Vi fann att ETO-släktingar både kan binda till sig själva och till varandra. Om denna korsvisa bindning sker i en normal miljö innebär detta att ETO-släktingarna kan samarbeta i deras gen-tystande aktiviteter. Dessutom fann vi att leukemispecifika fusionsproteiner också kan binda till ETO-släktingar, vilket skulle kunna störa deras gen-tystande funktioner.



ETO-släktingar binder inte bara till varandra utan ingår också i komplex med icke- besläktade proteiner som bidrar till den gen-tystande effekten. För att förstå samspelet mellan ETO-släktingar och andra proteiner i sådana komplex studerade vi den gen-tystande effekten hos somliga av de ingående proteinerna. Våra forskningsresultat antyder att ETO-släktingarna har starkt gen-tystande aktivitet jämfört med de övriga proteinerna i komplexet. ETO-släktingarna tycks förmedla och förstärka komplexets gen-tystande aktvitet.



Vi fann att ETO-släktingar produceras under blodbildningen. En av de tre ETO-släktingarna bildas särskilt under utvecklingen av de syretransporterande röda blodkropparna och inte i andra blodceller. Denna ETO-släkting kan därför ha en viktig roll i regleringen av de röda blodkropparnas bildning. Vid vita och röda blodcellers utmognad observerades för övrigt en minskning av en annan ETO-släkting. Detta kan betyda att somliga ETO-släktingar måste minska för att tillåta mognadsprocessen. Vi fann även att en av ETO-släktingarnas bildning hämmades i ett leukemi-likt system. Detta föranleder oss att tro att en minskad mängd ETO-släkting leder till att cellerna i detta system förblir omogna. Denna minskning kan vara en bidragande faktor till att leukemi utvecklas.



Detta arbete har gett en ökad förståelse för ETO-släktets roll i blodbildningen och dess koppling till leukemi. Genom samspel med andra proteiner tror vi att ETO-släktet bidrar till att bibehålla den jämvikt mellan genaktivering och gen-tystning som krävs för en normal blodbildning. En förståelse av denna jämvikt och den ojämvikt som råder vid leukemi kan i förlängningen bidra till nya idéer för behandling av blodsjukdomar.

• author: Olsson, André
• supervisor: Inge Olsson
• opponent: Docent Öberg, Fredrik, Uppsala Universitet
• organization: Division of Hematology and Transfusion Medicine
• publishing date: 2006
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Hematology
• keywords: MTGR1, ETO, MTG16, AML1-ETO, hematopoiesis, leukemia, diffferentiation, extracellular fluids, Haematology, Medicin (människa och djur), extracellulära vätskor, Hematologi, Medicine (human and vertebrates)
• pages: 125 pages
• defense location: Segerfalksalen, Wallenberg Neurocentrum, BMC, Sölvegatan 17, Lund
• defense date: 2006-11-03 09:00:00
• ISBN: 91-85559-49-0
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: SR Lindberg, A Olsson, A-M Persson and I Olsson. 2003. Interactions between the leukaemia-associated ETO homologues of nuclear repressor proteins. Eur J Haematol, vol 71 pp 439-47.; SR Lindberg, A Olsson, A-M Persson and I Olsson. 2005. The Leukemia Associated ETO Homologues Are Differently Expressed During Hematopoietic Differentiation. Experimental Hematology, vol 33 pp 189-98.; A Olsson, I Olsson and RS Dhanda. . Transcriptional repression by the leukaemia-associated ETO-homologue MTG16 and the interacting co-repressors SIN3B and N-CoR. (submitted); A Olsson, SR Lindberg, I Olsson and J Mulloy. . AML1-ETO inhibits expression of the leukemia associated ETO-homologue repressor protein MTG16. (manuscript)
• id: 849623b6-f75d-4602-8b98-d3368b075c72 (old id 547372)
• date added to LUP: 2016-04-01 16:29:04
• date last changed: 2018-11-21 20:41:44