24 resultados para Hoxa9


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BACKGROUND: Hematopoiesis is a paradigm for developmental processes, hierarchically organized, with stem cells at its origin. Hematopoietic stem cells (HSCs) replenish progenitor and precursor cells of multiple lineages, which normally differentiate into short-lived mature circulating cells. Hematopoiesis has provided insight into the molecular basis of tissue homeostasis and malignancy. Malignant hematopoiesis, in particular acute myeloid leukemia (AML), results from impaired development or differentiation of HSCs and progenitors. Co-overexpression of HOX and TALE genes, particularly the HOXA cluster and MEIS1, is associated with AML. Clinically relevant models of AML are required to advance drug development for an aging patient cohort.

RESULTS: Molecular analysis identified altered gene, microRNA, and protein expression in HOXA9/Meis1 leukemic bone marrow compared to normal controls. A candidate drug screen identified the c-Met inhibitor SU11274 for further analysis. Altered cell cycle status, apoptosis, differentiation, and impaired colony formation were shown for SU11274 in AML cell lines and primary leukemic bone marrow.

CONCLUSIONS: The clonal HOXA9/Meis1 AML model is amenable to drug screening analysis. The data presented indicate that human AML cells respond in a similar manner to the HOXA9/Meis1 cells, indicating pre-clinical relevance of the mouse model.

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La protéine de fusion E2A-PBX1 induit une leucémie lymphoblastique aigüe des cellules B pédiatrique chez l’humain. E2A-PBX1 possède de puissantes propriétés de trans-activation et peut se lier à l’ADN ainsi qu’aux protéines homéotiques (HOX) via des domaines conservés dans sa portion PBX1, ce qui suggère qu’une dérégulation des gènes cibles de HOX/PBX1 contribue à la leucémogénèse. Précédemment, Bijl et al. (2008) ont démontré que certains gènes Hox collaborent de manière oncogénique avec E2A-PBX1, et que ces interactions sont cellules-spécifiques et varient en fonction du gène Hox impliqué. Une mutagénèse d’insertion provirale suggère et supporte la collaboration des gènes Hoxa et E2A-PBX1 lors de la leucémogénèse des cellules B. La présence de ces interactions dans les cellules B et leur implication dans l’induction des B-ALL est pertinente pour la compréhension de la maladie humaine, et reste encore mal comprise. Notre étude démontre qu’Hoxa9 confère un avantage prolifératif aux cellules B E2A-PBX1. Des expériences de transplantation à l’aide de cellules B E2A-PBX1/Hoxa9 positives isolées de chimères de moelle osseuse démontrent qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 en contribuant à la transformation oncogénique des cellules, et qu’Hoxa9 seul n’induit aucune transformation. Une analyse par Q-RT-PCR nous a permis de démontrer une forte inhibition de gènes spécifiques aux cellules B dans les leucémies co-exprimant Hoxa9 et E2A-PBX1, en plus d’une activation de Flt3, suggérant une inhibition de la différenciation des cellules B accompagnée d’une augmentation de la prolifération. De plus, la surexpression de Hoxa9 dans des cellules leucémiques de souris transgéniques E2A-PBX1, confère aussi un avantage prolifératif aux cellules in vitro, qui semblent être influencé par une augmentation de l’expression de Flt3 et Pdgfδ. En conclusion, nous démontrons pour la première fois à l’aide d’un modèle murin qu’Hoxa9 collabore avec E2A-PBX1 lors de la transformation oncogénique des cellules B et que la signalisation via Flt3 est impliquée, ce qui est potentiellement pertinent pour la maladie humaine.

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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miR-126 has been implicated in the processes of inflammation and angiogenesis. Through these processes, miR-126 is implicated in cancer biology, but its role there has not been well reviewed. The aim of this review is to examine the molecular mechanisms and clinicopathological significance of miR-126 in human cancers. miR-126 was shown to have roles in cancers of the gastrointestinal tract, genital tracts, breast, thyroid, lung and some other cancers. Its expression was suppressed in most of the cancers studied. The molecular mechanisms that are known to cause aberrant expression of miR-126 include alterations in gene sequence, epigenetic modification and alteration of dicer abundance. miR-126 can inhibit progression of some cancers via negative control of proliferation, migration, invasion, and cell survival. In some instances, however, miR-126 supports cancer progression via promotion of blood vessel formation. Downregulation of miR-126 induces cancer cell proliferation, migration, and invasion via targeting specific oncogenes. Also, reduced levels of miR-126 are a significant predictor of poor survival of patients in many cancers. In addition, miR-126 can alter a multitude of cellular mechanisms in cancer pathogenesis via suppressing gene translation of numerous validated targets such as PI3K, KRAS, EGFL7, CRK, ADAM9, HOXA9, IRS-1, SOX-2, SLC7A5 and VEGF. To conclude, miR-126 is commonly down-regulated in cancer, most likely due to its ability to inhibit cancer cell growth, adhesion, migration, and invasion through suppressing a range of important gene targets. Understanding these mechanisms by which miR-126 is involved with cancer pathogenesis will be useful in the development of therapeutic targets for the management of patients with cancer.

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The cDNAs and genes of two different types of leucine- rich repeat-containing proteins from grass carp ( Ctenopharyngodon idellus) were cloned. Homology search revealed that the two genes, designated as GC-GARP and GC-LRG, have 37% and 32% deduced aminoacid sequence similarities with human glycoprotein A repetitions predominant precursor ( GARP) and leucine-rich alpha2-glycoprotein (LRG), respectively. The cDNAs of GC-GARP and GC-LRG encoded 664 and 339 amino acid residues, respectively. GC-GARP and GC-LRG contain many distinct structural and/or functional motifs of the leucine- rich repeat (LRR) subfamily, such as multiple conserved 11-residue segments with the consensus sequence LxxLxLxxN/CxL ( x can be any amino acid). The genes GC-GARP and GC-LRG consist of two exons, with 4,782 bp and 2,119 bp in total length, respectively. The first exon of each gene contains a small 5'-untranslated region and partial open reading frame. The putative promoter region of GC-GARP was found to contain transcription factor binding sites for GATA-1, IRF4, Oct-1, IRF-7, IRF-1, AP1, GATA-box and NFAT, and the promoter region of GC-LRG for MYC-MAX, MEIS1, ISRE, IK3, HOXA9 and C/EBP alpha. Phylogenetic analysis showed that GC-GARP and mammalian GARPs were clustered into one branch, while GC-LRG and mammalian LRGs were in another branch. The GC-GARP gene was only detected in head kidney, and GC-LRG in the liver, spleen and heart in the copepod ( Sinergasilus major)- infected grass carp, indicating the induction of gene expression by the parasite infection. The results obtained in the present study provide insight into the structure of fish LRR genes, and further study should be carried out to understand the importance of LRR proteins in host - pathogen interactions.

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Hemopoietic progenitor cells express clustered homeobox (Hox) genes in a pattern characteristic of their lineage and stage of differentiation. In general, HOX expression tends to be higher in more primitive and lower in lineage-committed cells. These trends have led to the hypothesis that self-renewal of hemopoietic stem/progenitor cells is HOX-dependent and that dysregulated HOX expression underlies maintenance of the leukemia-initiating cell. Gene expression profile studies support this hypothesis and specifically highlight the importance of the HOXA cluster in hemopoiesis and leukemogenesis. Within this cluster HOXA6 and HOXA9 are highly expressed in patients with acute myeloid leukemia and form part of the "Hox code" identified in murine models of this disease. We have examined endogenous expression of Hoxa6 and Hoxa9 in purified primary progenitors as well as four growth factor-dependent cell lines FDCP-Mix, EML, 32Dcl3, and Ba/F3, representative of early multipotential and later committed precursor cells respectively. Hoxa6 was consistently higher expressed than Hoxa9, preferentially expressed in primitive cells and was both growth-factor and cell-cycle regulated. Enforced overexpression of HOXA6 or HOXA9 in FDCP-Mix resulted in increased proliferation and colony formation but had negligible effect on differentiation. In both FDCP-Mix and the more committed Ba/F3 precursor cells overexpression of HOXA6 potentiated factor-independent proliferation. These findings demonstrate that Hoxa6 is directly involved in fundamental processes of hemopoietic progenitor cell development.

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The Hoxa9 and Meis1 genes represent important oncogenic collaborators activated in a significant proportion of human leukemias with genetic alterations in the MLL gene. In this study, we show that the transforming property of Meis1 is modulated by 3 conserved domains, namely the Pbx interaction motif (PIM), the homeodomain, and the C-terminal region recently described to possess transactivating properties. Meis1 and Pbx1 interaction domain-swapping mutants are dysfunctional separately, but restore the full oncogenic activity of Meis1 when cotransduced in primary cells engineered to overexpress Hoxa9, thus implying a modular nature for PIM in Meis1-accelerated transformation. Moreover, we show that the transactivating domain of VP16 can restore, and even enhance, the oncogenic potential of the Meis1 mutant lacking the C-terminal 49 amino acids. In contrast to Meis1, the fusion VP16-Meis1 is spontaneously oncogenic, and all leukemias harbor genetic activation of endogenous Hoxa9 and/or Hoxa7, suggesting that Hoxa gene activation represents a key event required for the oncogenic activity of VP16-Meis1.

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The Hox family are master transcriptional regulators of developmental processes, including hematopoiesis. The Hox regulators, caudal homeobox factors (Cdx1-4), and Meis1, along with several individual Hox proteins, are implicated in stem cell expansion during embryonic development, with gene dosage playing a significant role in the overall function of the integrated Hox network. To investigate the role of this network in normal and aberrant, early hematopoiesis, we employed an in vitro embryonic stem cell differentiation system, which recapitulates mouse developmental hematopoiesis. Expression profiles of Hox, Pbx1, and Meis1 genes were quantified at distinct stages during the hematopoietic differentiation process and compared with the effects of expressing the leukemic oncogene Tel/PDGFRß. During normal differentiation the Hoxa cluster, Pbx1 and Meis1 predominated, with a marked reduction in the majority of Hox genes (27/39) and Meis1 occurring during hematopoietic commitment. Only the posterior Hoxa cluster genes (a9, a10, a11, and a13) maintained or increased expression at the hematopoietic colony stage. Cdx4, Meis1, and a subset of Hox genes, including a7 and a9, were differentially expressed after short-term oncogenic (Tel/PDGFRß) induction. Whereas Hoxa4-10, b1, b2, b4, and b9 were upregulated during oncogenic driven myelomonocytic differentiation. Heterodimers between Hoxa7/Hoxa9, Meis1, and Pbx have previously been implicated in regulating target genes involved in hematopoietic stem cell (HSC) expansion and leukemic progression. These results provide direct evidence that transcriptional flux through the Hox network occurs at very early stages during hematopoietic differentiation and validates embryonic stem cell models for gaining insights into the genetic regulation of normal and malignant hematopoiesis.

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The cytogenetically normal subtype of acute myeloid leukemia (CN-AML) is associated with Intermediate risk which complicates therapeutic options. Lower overall HOX/TALE expression appears to correlate with more favorable prognosis/better response to treatment in some leukemias and solid cancer. The functional significance of the associated gene expression and response to chemotherapy is not known. Three independent microarray datasets obtained from large patient cohorts along with quantitative PCR validation was used to identify a four gene HOXA/TALE signature capable of prognostic stratification. Biochemical analysis was used to identify interactions between the four encoded proteins and targeted knockdown used to examine the functional importance of sustained expression of the signature in leukemia maintenance and response to chemotherapy. An eleven HOXA/TALE code identified in an Intermediate risk (n=315) compared to a Favourable group of patients (n=105) was reduced to a four gene signature of HOXA6, HOXA9, PBX3 and MEIS1 by iterative analysis of independent platforms. This signature maintained the Favorable/Intermediate risk partition and where applicable, correlated with overall survival in CN-AML. We further show that cell growth and function is dependent on maintained levels of these core genes and that direct targeting of HOXA/PBX3 sensitizes CN-AML cells to standard chemotherapy. Together the data support a key role for HOXA/TALE in CN-AML and demonstrate that targeting of clinically significant HOXA/PBX3 elements may provide therapeutic benefit to these patients.

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The incidence of refractory acute myeloid leukemia (AML) is on the increase due in part to an aging population that fails to respond to traditional therapies. High throughput genomic analysis promises better diagnosis, prognosis and therapeutic intervention based on improved patient stratification. Relevant pre-clinical models are urgently required to advance drug development in this area. The collaborating oncogenes, HOXA9 and MEIS1, are frequently co-overexpressed in cytogenetically normal AML (CN-AML) and a conditional transplantation mouse model was developed that demonstrated oncogene-dependency and expression levels comparable to CN-AML patients. Integration of gene signatures obtained from the mouse model and a cohort of CN-AML patients using statistically significant connectivity Map (sscMap) analysis identified Entinostat as a drug with the potential to alter the leukemic condition towards the normal state. Ex vivo treatment of leukemic cells, but not age-matched normal bone marrow controls, with Entinostat validated the gene signature and resulted in reduced viability in liquid culture, impaired colony formation and loss of the leukemia initiating cell. Furthermore, in vivo treatment with Entinostat resulted in prolonged survival of leukemic mice. This study demonstrates that the HDAC inhibitor Entinostat inhibits disease maintenance and prolongs survival in a clinically relevant murine model of cytogenetically normal AML. © 2013 AlphaMed Press

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La leucémie myéloïde chronique (LMC) est un modèle d’évolution tumorale dans les cancers humains. Le processus d’évolution de la LMC de la phase chronique (PC) à la phase blastique (PB) est caractérisé par un arrêt de différenciation et l’acquisition de la capacité d’autorenouvellement incontrôlé d’une cellule souche ou d’un progéniteur hématopoïétique. La LMC en PB est associée à la présence d’anomalies génétiques additionnelles à la fusion BCR-ABL1 qui résulte de la translocation chromosomique t(9;22). Contrairement aux patients en PC, les patients en PB de la LMC n’obtiennent pas une réponse moléculaire complète à long terme avec 1’Imatinib mesylate, un inhibiteur de la tyrosine kinase (ITK) BCR-ABL1. De plus, les ITKs de deuxième et troisième générations sont moins efficaces en PB de la LMC lorsque les cellules leucémiques ont acquis une résistance au traitement indépendante des mutations de BCR-ABL1. Les mécanismes moléculaires des voies de signalisation impliquées dans la progression de la LMC en PB ne sont pas entièrement élucidés. Le but de notre travail est de caractériser de nouvelles anomalies génétiques dans la PB de la LMC. Nous avons identifié en cytogénétique, quatre nouvelles translocations chromosomiques : t(1;21)(p36;q22), t(7;17)(p15;q22), t(8;17)(q11;q22) et t(2;12)(q31;p13) dans les cellules leucémiques de patients en PB de la LMC résistants au traitement. En utilisant des techniques d'hybridation in situ en fluorescence, de RT-PCR et de séquençage, nous avons délimité les régions à investiguer au niveau des points de cassure et identifié un réarrangement de plusieurs gènes codant pour des facteurs de transcription importants lors de l’hématopoïèse tels que RUNX1, ETV6, PRDM16 et HOXA. L’altération de ces gènes pourrait expliquer l’arrêt de différenciation et/ou l’acquisition de la capacité d’autorenouvellement caractéristiques de la LMC en PB. Nous avons identifié les fusions RUNX1-PRDM16, MSI2-HOXA, MSI2-SOX17 et ETV6-HOXD11, respectivement associées aux translocations chromosomiques t(1;21), t(7;17), t(8;17) et t(2;12). Ces fusions génèrent différents transcrits alternatifs qui maintiennent et altèrent le cadre ouvert de lecture. L’analyse des séquences des transcrits chimériques identifiés dans ce projet, incluant RUNX1-PRDM16, MSI2-HOXA9, MSI2-HOXA10, MSI2-HOXA11 et ETV6-HOXD11, nous a permis de prédire les domaines fonctionnels potentiellement présents au niveau des protéines chimériques prédites. Les transcrits de fusion qui respectent le cadre ouvert de lecture peuvent générer des domaines fonctionnels des deux partenaires. C’est le cas des deux transcrits identifiés pour la fusion RUNX1-PRDM16 où le domaine de liaison à l’ADN RHD (Runt homology domain) de RUNX1 est fusionné avec la quasi-totalité des domaines de PRDM16. Les transcrits de fusion qui ne respectent pas le cadre ouvert de lecture donnent des formes tronquées des transcrits RUNX1, MSI2 et ETV6. La juxtaposition des régions promotrices de ces derniers en 5’ de leurs partenaires entraîne l’activation de la forme courte oncogénique de PRDM16 dans la t(1;21) ou de différents gènes HOXA/D dans les t(7;17) et t(2;12), ainsi que l’expression aberrante d’un nouveau transcrit alternatif de SOX17 dans la t(8;17). Notre étude nous a permis d’identifier de nouveaux gènes de fusion et/ou une activation de gènes qui pourraient coopérer avec la fusion BCR-ABL1 dans la progression de la LMC et être impliqués dans la résistance au traitement de la LMC en phase avancée. La caractérisation des événements génétiques associés à la transformation blastique de la LMC est essentielle pour l’investigation des voies moléculaires impliquées dans cette phase de la maladie. Investiguer la résistance au traitement de ces patients pourrait aussi contribuer à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques dans cette leucémie.

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Introduction: Notre laboratoire a précédemment établi que Hoxa9 accélérait l’apparition de leucémie de type B induite par E2A-PBX1. Une analyse par qRT-PCR a montré que les niveaux d’ARN de Flt3, une cible de Hoxa9, étaient 32 fois plus élevés dans les leucémies Hoxa9/E2A-PBX1 par rapport que dans les leucémies E2A-PBX1. Il est important de noter que l’expression aberrante de Flt3 est retrouvée dans les leucémies ALL de type B et les AML. De plus, l’activation constitutive de Flt3 est associée à un faible pronostic. Nous avons posé l’hypothèse que la maintenance/ré-initiation des leucémies de type pré-B induites par E2A-Pbx1 est associée à la présence du récepteur Flt3. Méthodes et Résultats: Premièrement, nous avons analysé par FACS la présence de Flt3 et mesuré l’expression de Flt3 par qRT-PCR des cellules E2A-PBX1 leucémiques pré-B. Nous avons montré que les cellules leucémiques E2A-PBX1 expriment l’ARNm du gène Flt3. Cependant, le récepteur n’était détectable à la surface cellulaire que dans des proportions variant de 0.3 à 28%. Deuxièmement, nous avons évalué le potentiel leucémique des fractions positive et négative pour Flt3. Toutes deux ont été capables de ré-initier la leucémie environ 20 jours après transplantation. Des analyses par FACS ont montré qu’une proportion de cellules leucémiques exprimaient Flt3, incluant même celles provenant de la fraction Flt3-. Troisièmement, une stratégie de perte de fonction de Flt3 par shARN a été mise en œuvre afin d’examiner le rôle de la voie de signalisation de Flt3 dans les cellules leucémiques E2A-PBX1. Pour ce faire, des cellules primaires leucémiques ont été infectées, soit par le shARN anti-Flt3 soit shARN contrôle, et transplantées dans des souris receveuses. Les cellules leucémiques contenant le shARN ont été capables de régénérer la leucémie. Cependant, une proportion des cellules exprimaient toujours Flt3, ce qui indique que l’efficacité des shARn n’était pas suffisante. Conclusion et Perspectives: Nos shARN ne sont pas suffisamment efficaces sur les cellules leucémiques choisies. De ce fait, nous proposons d’utiliser des cellules leucémiques moins agressives tout en réalisant le même set-up expérimental. Des transplantations dans des receveurs KO Flt3-/- seraient également requises afin de réellement étudier l’impact de la voie de signalisation Flt3 dans la ré-initiation leucémique.

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Les leucémies myéloïdes aigües résultent d’un dérèglement du processus de l’hématopoïèse et regroupent des maladies hétérogènes qui présentent des profils cliniques et génétiques variés. La compréhension des processus cellulaires responsables de l’initiation et du maintien de ces cancers permettrait de développer des outils thérapeutiques efficaces et ciblés. Au cours des dernières années, une quantité croissante d’anomalies génétiques reliées au développement de leucémies ont été corrélées à une expression anormale des gènes HOX et de leurs cofacteurs MEIS et PBX. Des modèles expérimentaux murins ont confirmé le rôle direct joué par ces protéines dans le développement de leucémies. En effet, la protéine MEIS1 collabore avec HOXA9 dans la leucémogenèse et requiert pour ce faire trois domaines distincts. Deux de ces domaines sont conservés chez PREP1, un membre de la même classe d’homéoprotéine que MEIS1. En utilisant une approche de gain-de-fonction, j’ai confirmé l’importance du rôle joué par le domaine C-terminal de MEIS1 dans l’accélération des leucémies induites par HOXA9. J’ai également montré que l’activité de ce domaine était corrélée avec une signature transcriptionnelle associée à la prolifération cellulaire. J’ai ensuite réalisé un criblage à haut débit afin d’identifier des antagonistes de l’interaction MEIS-PBX, également essentielle à l’accélération des leucémies HOX. À cette fin, j’ai développé un essai de transfert d’énergie de résonance de bioluminescence (BRET) permettant de détecter la dimérisation MEIS-PBX dans les cellules vivantes. Plus de 115 000 composés chimiques ont été testés et suite à une confirmation par un essai orthogonal, une vingtaine de molécules ont été identifiées comme inhibiteurs potentiels. Ces composés pourront être rapidement testés sur la prolifération de cellules leucémiques primaires dans un contexte d’étude préclinique. Finalement, deux approches protéomiques complémentaires ont permis d’identifier des partenaires potentiels de MEIS1 et PREP1. La catégorisation fonctionnelle de ces candidats suggère un nouveau rôle pour ces homéoprotéines dans l’épissage de l’ARN et dans la reconnaissance de l’ADN méthylé.

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L’initiation de la leucémogénèse dans la leucémie aigue lymphoblastique (LAL)-T résulte de l’activation aberrante de facteurs de transcription de la lignée lymphocytaire T. Nous démontrons que les gènes de fusion NUP98-PHF23 (NP23) et NUP98-HOXD13 (NHD13) reprogramment les thymocytes normaux en cellules souches pré-leucémiques (CS-préL) possédant un potentiel aberrant d’auto-renouvellement. Basé sur des essais de clonalité performés sur des thymocytes transplantés en série, nous avons découvert que cette population est hiérarchisée similairement aux cellules souches hématopoïétiques normales. Ces CS-préL dévoilent un enrichissement du compartiment de précurseurs thymiques immatures KIT+ où les deux oncogènes, NP23 et NHD13, activent des gènes impliqués dans l’autorenouvellement, incluant Hoxa9, Hoxa10, Lyl1 et Hhex. De plus, l’activité d’autorenouvellement est abrogée par les ARN interférents contre Lyl1 et Hhex, indiquant leur implication fonctionnelle en aval de NP23 et NHD13. Puisque ces gènes sont aussi activés en aval de trois autres oncogènes dans la LAL-T, SCL/TAL1, LMO1 et LMO2, nous concluons que les niveaux d’activation de Lyl1 et Hhex fixent le seuil de reprogrammation des thymocytes normaux en CS-préL. Malgré l'efficacité des traitements de chimiothérapie actuels à diminuer la masse tumorale, les CS-préL sont épargnées, pouvant mener à des rechutes. Nos résultats répondent à ce besoin et proposent de nouvelles avenues permettant de cibler les CS-préL du compartiment de thymocytes immatures dans la LAL-T.