Autophagie und lineare Ubiquitinierung im leukämischen Knochenmarksmikromilieu

• Antragstellerin: Professorin Dr. Daniela Krause
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456266326

Die Funktion der Komponenten des Knochenmarksmikromilieus (KMMM) für die Regulation von normalen hämatopoetischen Stammzellen werden intensiv untersucht. Wie das KMMM mit leukämischen Zellen interagiert und den Verlauf einer Leukämie beeinflusst, ist jedoch weitgehend unerforscht, obwohl Kenntnis hiedrüber zur Entwicklung neuartiger Therapien führen könnte.Verschiedene Signaltransduktionswege werden erforscht mit dem Ziel, Krebsstammzellen zu eradizieren. Solche Strategien zielen auch auf die Autophagie, einen natürlichen, zellulären Prozess des „Selbst-Fressens“, welcher zur Degradation von dysfunktionalen zellulären Komponenten führt, oder auf die Inhibition von Komponenten der linearen Ubiquitinierung, durch welche Proteine modifiziert werden. Das Verständnis dieser „Qualitätskontrolle“ in Zellen des KMMMs und späteres therapeutisches Abzielen darauf sind noch nicht weit vorangeschritten, obwohl diese Prozesse in Nischenzellen wahrscheinlich die Leukämieprogression beeinflussen. Unsere preliminären Daten haben gezeigt, dass Mäuse mit Defizienz des Pleckstrin homology domain-containing family M member (PLEKHM) 1, welches in die Generation von Lysosomen und Vesikeln involviert ist, die eine bestimmte ‚Fracht‘ tragen, verkürztes Überleben haben, wenn sie mit B-Zell akuten lymphoblastischen Leukämiezellen (B-ALL) transplantiert werden. Sekundärtransplantation von B-ALL-Zellen zeigt, dass ein PLEKHM 1-defizientes KMM die Anzahl oder die Funktion leukämischer Stammzellen erhöht. Ferner haben PLEKHM1-defiziente mesenchymale Stromazellen (MSC), Komponenten des KMM, veränderte Autophagie und eine erhöhte Proteinbeladung der Exosomen, d.h. kleine, von den MSC freigesetzte Vesikel. Exosomen von PLEKHM 1-defizienten MSC beinhalten größere Mengen an bestimmten Proteinen. Wir konnten zeigen, daß Leukämiezellen diese Proteine aufnehmen, welche – genau wie nach Cokultur mit PLEKHM 1-defizienten MSC - zu einer Veränderung der Signaltransduktion in Leukämiezellen führt. Der Autophagieflux und die intrazelluläre Verteilung von Vesikeln sind in PLEKHM 1 KO MSC ebenfalls verändert. Bei Versuchen zur linearen Ubiquitinierung konnten wir zeigen, daß Mäuse mit endothelzellspezifischer Defizienz von Otulin, einer Deubiquitinase, signifikant verkürztes Überleben haben bei der akuten myeloischen Leukämie. Unsere Hypothese ist, daß Autophagie und lineare Ubiquitinierung in Knochenmarksnischenzellen den Leukämieverlauf beeinflussen. Daher werden wir a) die Rolle der PLEKHM1-abhängigen Autophagie und Exosom-Generation, b) der Otulin-abhängigen linearen Ubiquitinierung in Endothelzellen und c) das therapeutische Abzielen auf Exosomen und die lineare Ubiquitinierung in Nischenzellen des leukämischen KMMs untersuchen. Dies wird durch in vivo Leukämiemodelle, in vitro Cokulturen, Massenspektrometrie und biochemischen Strategien durchgeführt mit dem Gesamtziel, unsere Ergebnisse zur Qualitätskontrolle im KMM in die Klinik zu überführen und Therapien zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen