Funktionelle Charakterisierung des Kälteschock Proteins Ybx1 als potentielle therapeutische Zielstruktur bei Jak2V617F positiven myeloproliferativen Neoplasien (MPN)

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Heidel
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320028127

Januskinasen (JAKs) sind für die Weiterleitung von Signalen der Zytokin- und Hormonrezeptoren von grosser Wichtigkeit. JAK2 zählt zu den am Häufigsten mutierten Genen in der alternden Blutbildung und in hämatologischen Neoplasien. Mutationen von JAK2 führen zur konstitutiven Aktivierung der Signaltransduktion und tragen als sogenannte ‚Treibermutationen‘ zur Entstehung von myeloproliferativen Neoplasien (MPN) bei. Unerwarteter Weise scheinen JAK2-mutierte Zellen nicht vollständig von der JAK-Aktivität abhängig zu sein: während JAK-Hemmstoffe die Zytokinproduktion und Proliferation der Zellen effektiv hemmen können, zeigen sie nur geringe Auswirkung auf die Krankheitslast bzw. den persistenten malignen Zellklon.Daher war es unser Ziel die Grundlagen der Krankheitspersistenz unter JAK-Inhibitor Behandlung zu untersuchen. In unseren Vorarbeiten identifizierten wir mittels globaler Phospho-Proteomanalyse und RNAi-basierten funktionellen Untersuchungen Effektorproteine der mutierten JAK2. Unter den am Stärksten differentiell phosphorylierten Proteinen, die als Regulatoren von RNA-splicing und -processing bekannt sind, konnten wir das pleiotrope Protein YBX1 als funktionell relevanten Baustein beschreiben. Inaktivierung von YBX1 führt zu RNA-mis-splicing, Intron-Retention und Dysregulation des ERK-Signalwegs. Inaktivierung von YBX1-ERK in Kombination mit pharmakologischer JAK-Inhibition induziert selektiv Apoptose in JAK-mutierten murinen und humanen Zellen und führt zur Regression des malignen Klons in vivo. Zusammenfassend haben wir eine gewichtige Rolle von YBX1 in der Erhaltung persistenter JAK-mutierter Klone beschrieben, welche durch zielgerichtete Hemmung des ERK-Signalwegs translational zur Behandlung von JAK-mutierten MPN genutzt werden kann.Im vorliegenden Arbeitsprogramm werden wir die Mechanismen der differentiellen YBX1 Phosphorylierung in JAK2-mutierten Zellen untersuchen. Durch Generierung von Phopho-Mutanten an konservierten Aminosäuren von YBX1 werden wir die funktionellen Folgen, die zellulären Verteilungsmuster, das Bindungsverhalten und die Veränderungen der trans-kriptionellen Regulation von differentiell phosphoryliertem YBX1 definieren. Die Effekte der Inaktivierung von YBX1 auf den ERK-signalweg soll mittels intrazellulärer Durchflusszytometrie in humanen Zelllinien und primären humanen Knochenmarkzellen bestätigt werden. (Post-) trans-kriptionelle Konsequenzen der YBX1 Inaktivierung werden mittels Chromatin- und RNA-Immunopräzipitation, Analyse des ‚RNA-editing‘ und globalen Transkriptomanalysen untersucht. Da bislang keine spezifischen Hemmstoffe für YBX1 verfügbar sind, werden wir funktionell relevante Protein-Domänen von YBX1 durch CRISPR-Cas9 basiertes ‚genome-editing‘ definieren um zukünftig spezifische Inhibitoren entwickeln zu können. Unser Vorhaben kann somit translational zur Reduktion und Elimination von JAK-mutierten myeloproliferativen Neoplasien beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen