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Title
Essential role for DNA methylation and DNMT1 in NPM-ALK mediated lymphomagenesis / submitted by Melanie Rosalia Hassler
AuthorHassler, Melanie Rosalia
CensorEgger, Gerda
Published2013
Description137 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2013
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Arbeit an der Bibliothek noch nicht eingelangt - Daten nicht geprüft
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)DNA Methylierung / ALCL / NPM-ALK / T Zell Rezeptor / non-Hodgkin Lymphom / Decitabin / DNA Methylierungsinhibitor
Keywords (EN)DNA methylation / ALCL / NPM-ALK / T cell receptor pathway / non-Hodgkin lymphoma / decitabine / DNA methylation inhibitor
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-2182 Persistent Identifier (URN)
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Essential role for DNA methylation and DNMT1 in NPM-ALK mediated lymphomagenesis [62.06 mb]
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Abstract (German)

Das großzellige anaplastische Lymphom (ALCL) ist ein aggressives Non-Hodgkin Lymphom, das aus entarteten T-Zellen entsteht und dessen Inzidenz im Kinder- und Jugendalter am höchsten ist. ALCL Zellen besitzen häufig eine chromosomale Translokation, welche die Expression des Onkoproteins Nucleophosmin-Anaplastic Lymphoma Kinase (NPM-ALK) zur Folge hat. NPM-ALK ist eine konstitutiv aktive Kinase, die verschiedene Proliferationssignalkaskaden aktiviert und für die genetische und epigenetische Transformation der Zellen verantwortlich ist. In dieser Arbeit haben wir Veränderung im globalen DNA Methylierungsmuster humaner ALK+ Tumore analysiert und die Effekte von genetischer und chemischer Inhibition der DNA Methyltransferase 1 (DNMT1) in humanen und murinen NPM-ALK positiven Zellen studiert, um Einsicht in die durch NPM-ALK verursachten Veränderungen des Methyloms zu bekommen. Unsere Daten zeigen, dass unterschiedlich methylierte Regionen in ALK+ ALCL mit bestimmten epigenetischen Modifizierungen assoziert sind und dass Hypermethylierung verstärkt in Regionen zu finden ist, die in lymphoblastischen Progenitorzellen Polycomb Group Proteine oder die repressive H3K27me3 Modifizierung aufweisen. Auffällige Veränderungen der Promotermethylierung, die mit einer Abnahme der Genexpression korreliert sind, wurden für T-Zell spezifische Transkriptionsfaktoren, wie LEF1, TCF7 und BCL11B, und Komponenten der T-Zell-Rezeptor Signalkaskade beobachtet. Hypomethylierte Regionen finden sich in den Transkriptionsstarts vieler Gene, die bei entzündlichen Prozessen und in der angeborenen Immunabwehr eine Rolle spielen und eine Bindungsstelle für den NPM-ALK aktivierten Transkriptionsfaktor AP1 aufweisen. Wir schlagen daher ein Model vor, in dem NPM-ALK Signalkaskaden zur epigenetischen Stilllegung von T-Zell spezifischen Genen führen und verstärkte Expression von NPM-ALK aktivierten Transkriptionsfaktoren Veränderungen des DNA Methyloms hervorrufen kann. Weiters beobachten wir nach genetischer Inhibierung der DNA Methylierung durch T-Zell spezifische Deletion von Dnmt1 trotz Expression des NPM-ALK Onkogens und Aktivierung ALK-abhängiger Signalkaskaden keine Tumorentwicklung in murinen transgenen NPM-ALK Mäusen und demonstrieren, dass der DNA Methyltransferase Inhibitor 5-Aza-2-Deoxycytidin (5-Aza-CdR) sowohl in vitro wie auch in vivo beachtenswerte antineoplastische Aktivität gegen ALCL besitzt. Aus diesen Daten schließen wir, dass die Inhibierung der DNA Methylierung und der DNA Methyltransferase 1 im ALK+ ALCL großes therapeutisches Potenzial besitzt und eine vielversprechende Möglichkeit für zukünftige klinische Therapien darstellt.

Abstract (English)

Anaplastic large cell lymphoma (ALCL) is an aggressive non-Hodgkin's lymphoma of T cell origin, which is predominantly found in children and young adults. ALCLs frequently carry a chromosomal translocation that results in expression of the oncoprotein nucleophosmin-anaplastic lymphoma kinase (NPM-ALK), a constitutive active kinase that turns on multiple proliferation pathways and is responsible for genetic and epigenetic transformation of cells. In the present thesis, we have analysed changes in global DNA methylation patterns of human ALK+ tumors and have studied the effects of genetic and chemical inhibition of DNA methyltransferase 1 (DNMT1) on human and murine NPM-ALK positive cells in order to gain insight into NPM-ALK specific changes of the DNA methylome. Our data indicate that differential methylated regions (DMRs) are associated with distinct epigenetic modifications in ALK+ ALCL. Hypermethylation is significantly enriched at regions that are occupied by Polycomb Group (PcG) proteins or contain the repressive H3K27me3 mark in lymphoblastoid progenitor cells. The most striking differences in promoter methylation correlating to a decrease in gene expression are observed for T cell specific transcription factors, such as LEF1, TCF7 and BCL11B, and components of the T cell receptor (TCR) pathway. Furthermore, our data comprise many genes with a decrease in methylation at their transcription start sites that are involved in inflammation and innate immune response and contain binding site motifs for the NPM-ALK-activated transcription factor AP1.

We thus propose a model in which NPM-ALK signalling induces epigenetic silencing of T cell specific lineage genes and suggest that enhanced expression of ALK-activated transcription factors stimulate changes in the DNA methylome. Regarding genetic inhibition of DNA methylation, we observe complete absence of tumor formation after T cell specific deletion of Dnmt1 in a murine transgenic NPM-ALK model, although the NPM-ALK oncogene is expressed and ALK+ mediated signalling pathways are turned on. We further demonstrate that the DNA methyltransferase inhibitor 5-aza-2'-deoxycytidine (5-aza-CdR) exhibits high antineoplastic activity against ALCL both in vitro and in vivo. Thus, we conclude that inhibition of DNA methylation and DNA methyltransferase DNMT1 is an effective way to target ALK+ ALCL and might be a promising possibility for future clinical therapies.