Effect of calreticulin and JAK2V617F driver mutations on mitotic progression in myeloproliferative neoplasms

Holl, Kristin Joana; Pradel, Gabriele; Antonin, Wolfram

doi:10.18154/RWTH-2024-08104

Effect of calreticulin and JAK2V617F driver mutations on mitotic progression in myeloproliferative neoplasms

Holl, Kristin Joana^RWTH*

2024

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Master of Science (M.Sc.) Kristin Joana Holl

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2024

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2024

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Antonin, Wolfram (Thesis advisor)^RWTH* ; Pradel, Gabriele (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2024-08-23

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-08104
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/992265/files/992265.pdf

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Projekte

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Myeloproliferative Neoplasien (MPN) sind Erkrankungen hämatopoetischer Stammzellen, die durch somatische Mutationen und klonale Expansion mutierter hämatopoetischer Stamm- und Vorläuferzellen (HSPC) verursacht werden. MPN äußert sich in unterschiedlichen Krankheitsbildern. Die häufigsten sind chronische myeloische Leukämie (CML), essentielle Thrombozythämie (ET), Polycythaemia vera und primäre Myelofibrose (PMF). Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Philadelphia-negative MPNs, die durch Mutationen in der Janus Kinase 2 (JAK2) und in Calreticulin (CALR) verursacht werden. Das gegenwärtig vorherrschende Arbeitsmodell geht davon aus, dass der Einfluss der zellulären Mikroumgebung und der Erwerb zusätzlicher Mutationen zu den heterogenen Krankheiten führen, die alle durch dieselben Treibermutationen verursacht werden. In der vorliegenden Studie konnte ich eine erhöhte Inzidenz von Chromatinsegregationsdefekten in hämatopoetischen Zellen mit stabiler Expression der CALRdel52 bzw. JAK2V617F Treibermutation nachweisen. Darüber hinaus zeigten meine Studien an murinen 32DMPL- und humanen erythroleukämischen TF-1MPL -Zellen eine Korrelation zwischen der Expression von CALRdel52 bzw. JAK2V617F und einem defekten Spindelassemblierungs-Checkpoint (SAC). Dies trägt zu einer gestörten Mitose bei, was zur Aneuploide und Tumorbildung führen kann. Weitere Analysen haben gezeigt, dass bei der Expression von CALRdel52 oder JAK2V617F ein Zusammenhang zwischen einem defekten SAC und einem Ungleichgewicht in der Rekrutierung von SAC-Faktoren an mitotische Kinetochore besteht. In 32DMPL-Zellen, die CALRdel52- oder JAK2V617F exprimieren, konnte ich einen vorzeitigen Abbau von Cyclin B1 während der Mitose beobachten, der mit einer Schwächung des SAC einhergeht. Meine Analyseergebnisse zur Dauer der Mitosen in nicht-hämatopoetischen Zellen untermauern darüber hinaus die Hypothese, dass ein defekter SAC eine nicht fehlerfreie Mitose hervorrufen kann. Zusammenfassend zeigen meine Forschungsergebnisse, dass CALRdel52 oder JAK2V617F MPN-Treibermutationen die mitotische Regulierung verändern und sich möglicherweise auf die Stabilität des Karyotyps auswirken können, was ein wichtiger Faktor in der Pathogenese der MPN sein könnte.

Myeloproliferative neoplasms (MPN) are diseases of haematopoietic stem cells caused by somatic mutations and clonal expansion of mutated haematopoietic stem and progenitor cells (HSPC). MPNs manifest in various clinical pictures. The most commons are chronic myeloid leukaemia (CML), essential thrombocythemia (ET), polycythaemia vera and primary myelofibrosis (PMF). The present work focuses on Philadelphia-negative MPNs caused by mutations in the Janus Kinase 2 (JAK2) and the calreticulin (CALR).The prevailing working model assumes that the influence of the cellular microenvironment and the acquisition of additional mutations lead to heterogeneous diseases caused by these driver mutations. In the present study, I demonstrate an increased incidence of chromatin segregation defects in haematopoietic cells with stable expression of the mutations CALRdel52 or JAK2V617F. In addition, my studies on murine 32DMPL and human erythroleukemic TF-1MPL cells showed a correlation between the expression of CALRdel52 or JAK2V617F and a defective spindle assembly checkpoint (SAC). This contributes to defective mitosis, which can lead to aneuploidy and tumorigenesis. Overall, this promotes defective mitosis. Further analysis showed that when CALRdel52 or JAK2V617F is expressed, there is a correlation between a defective SAC and an imbalance in the recruitment of SAC factors to mitotic kinetochores. I observed a premature degradation of Cyclin B1 during mitosis in 32DMPL cells with CALRdel52 or JAK2V617F mutations, which is associated with a weakening of the SAC. My analysis results on the duration of mitosis in non-haematopoietic cells support the hypothesis and shows the importance of a defective SAC for non-error-free mitosis. In summary, my research results showed that CALRdel52 or JAK2V617F MPN driver mutations alter mitotic regulation potentially impacting karyotype stability, which could be an important factor for the pathogenesis of MPN.

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