Dokument: A role of nucleolin in human hematopoietic progenitor cells

Titel:	A role of nucleolin in human hematopoietic progenitor cells
Weiterer Titel:	Die Rolle von Nucleolin in menschlichen hämatopoetischen Vorläuferzellen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=33645
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20150820-105923-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	M.Sc. Bhatia, Sanil [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,78 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.03.2015 / geändert 09.03.2015
Stichwörter:	Hematopoietic stem cells
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Still a major challenge in the hematopoietic stem cell biology is to precisely determine the factors that regulate self-renewal and lineage commitment of hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs). A better understanding of the mechanisms regulating HSPCs is required, because of their clinical therapeutic applications and their aberrant regulation during leukemia. AC133 is a (117 kD) pentaspan transmembrane surface glycoprotein, a specific glycoform of CD133 (prominin-1) predominantly expressed on a subset of CD34+ and a small fraction of CD34– HSPCs. AC133+ HSPCs are enriched for colony-forming units (CFUs), long-term culture initiating cells (LTC-IC) and are capable of hematopoietic reconstitution. Beyond that, AC133 is used for prospective isolation of tumour-initiating cells in certain hematologic malignancies. However, the mechanism underlying the expression of AC133 and CD133 needs to be further explored. CD133 is transcribed from alternative tissue dependent promoters, and of these promoters, P1 is active in HSPCs as opposed to differentiated hematopoietic cells, and this is paralleled by CD133 mRNA and protein levels. Recently, a direct link of CD133 expression with activation of Wnt / -catenin and PI3K / Akt signaling was shown (Mak et al., 2012; Wei et al., 2013). Wnt signaling strength regulates normal haematopoiesis, and its deregulation is involved in leukemia development. Therefore, working out mechanisms controlling AC133 expression and other mechanisms influencing the functional properties of HSPCs is important to understand homeostasis in normal and dysregulated hematopoietic tissue at molecular level. In a previous study from our research group, it came out that nucleolin act as a CD34 promoter factor, and was found to be enriched in mobilized peripheral blood (MPB)-derived undifferentiated CD34+ HSPCs as opposed to differentiated CD34– cells (Grinstein et al., 2007). Nucleolin is a multifunctional nucleolar phosphoprotein, overexpressed in actively growing and cancer cells, involved in transcriptional regulation, chromatin remodeling, and RNA metabolism. Aberrant activity of nucleolin is generally associated with several haematological malignancies. The present study dissects nucleolin-dependent activation of AC133 and CD133 expression via promoter P1 in MPB-derived CD34+ HSPCs and in leukemic cell line models. Overexpression of nucleolin was likely associated with polarization in HSPCs, and was probably resulted from higher cellular PI3K / Akt levels. In CD34+ HSPCs and in an acute myeloid leukemia (AML) derived cell line Mutz-2; nucleolin elevates hematopoietic CFU frequencies and predominately impacts common primitive granulocytes-macrophage (GM) progenitors. In down-modulation experiments, silencing of nucleolin in Mutz-2 cells leads to the early differentiation, and into a myeloid phenotype. Furthermore, in HSPCs; nucleolin amplifies numbers of LTC-IC and supported long-term maintenance of hematopoietic progenitors in cytokine-dependent stroma-free cultures. Beyond that, growth promoting effects of nucleolin extended to lymphoid lineage as well, with an increase output of CD19+ & CD34+CD19+ cells under conditions permissive for B lymphoid development. Levels of active β-catenin (Wnt / β-catenin), active Akt (PI3K / Akt) and BCL-2 in HSPCs are nucleolin dependent and functional effects of nucleolin on HSPCs partially relies on β-catenin activity. Wnt/β-catenin and BCL-2 is found to be aberrantly activated in leukemia, providing opportunities for therapeutic intervention. In addition, elevated levels of nucleolin stabilize bcl-2 mRNA in leukemic cells, which allows cells to overproduce BCL-2 and thereby protecting them from apoptosis. Overall, this report strongly indicates that the deregulation of nucleolin via activation of Wnt / β-catenin, and BCL-2 can be implicated in leukemia, and providing opportunities for therapeutic interventions. Die Bestimmung von Faktoren, die für Selbsterneuerung oder Differenzierung von hämatopoietischen Stamm- und Vorläuferzellen (HSPCs) zuständig sind, ist immer noch eine große Herausforderung. Ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Kontrollmechanismen ist notwendig, da eine aberrante Regulation dieser Faktoren einen Einfluss auf die Entstehung von Leukämien haben kann. Eine spezielle Glykoform des Transmembranproteins CD133 (Prominin-1) ist AC133, die vor allem in CD34+-HSPCs aber auch in einer kleinen Population von CD34--HSPCs exprimiert wird. Die Untergruppe der AC133+-HSPCs zeigt eine erhöhte Anzahl an colony-forming units (CFUs), long-term culture initiating cells (LTC-IC) und ist in der Lage das hämatopoietische System zu rekonstituieren. Zudem wird AC133 zur prospektiven Isolierung von tumorinitiierenden Zellen bei bestimmten malignen hämatopoietischen Erkrankungen verwendet. Die Mechanismen, die zur Expression von AC133 und CD133 führen, sind jedoch noch nicht komplett verstanden. Die Expression von CD133 wird durch verschiedene gewebespezifische Promotoren reguliert. Dies ist in hämatopoietischen Zellen der Promotor P1. Analysen der Genexpression in hämatopoietischen Zellen zeigte, dass P1 zwar in HSPCs jedoch nicht in differenzierten Zellen aktiv ist, was auf mRNA- sowie auf Proteinebene bestätigt werden konnte. Vor kurzem wurde ein Zusammenhang zwischen CD133-Expression und der Aktivierung von Wnt / β-Catenin- sowie PI3K / Akt-Signalwegen gezeigt. Der Wnt-Signalweg hat eine große Bedeutung während der Hämatopoese, wobei seine Missregulation eine Rolle in der Leukämieentwicklung spielt. Um Homöostase im gesunden und kranken Gewebe auf molekularer Ebene zu verstehen, ist ein besseres Verständnis der AC133-Expression und anderer Faktoren unabdingbar. Es zeigte sich, dass Nucleolin als CD34-Promoterfaktor agiert und in undifferenzierten CD34+-HSPCs aus mobilisiertem peripherem Blut (MPB) im Vergleich zu ausdifferenzierten CD34-- Zellen angereichert ist (Grinstein et al., 2007). Nucleolin ist ein multifunktionelles nukleäres Phosphoprotein, welches in proliferierenden und kanzerogenen Zellen überexpremiert ist. Es ist an transkriptioneller Regulation, Chromatin-Umstrukturierung sowie am RNA-Metabolismus beteiligt. Aberrante Nucleolin-Aktivität wird mit bestimmten malignen hämatopoietischen Erkrankungen in Verbindung gebracht. Die hier präsentierte Arbeit untersucht die Nucleolin-abhängige Aktivierung von AC133- und CD133- Expression via den P1-Promotor in CD34+-HSPCs aus mobilisiertem peripherem Blut (MPB) sowie in leukämischen Zelllinien. Es zeigte sich, dass Nucleolin-Überexpression wahrscheinlich mit Zellpolarisierung assoziiert war und zu erhöhter PI3K / Akt-Aktivität in HSPCs führt. In CD34+-HSPCs und der akute myeloische Leukämie (AML) Zelllinie Mutz-2 führte eine Überexpression von Nucleolin zu einer erhöhten Anzahl an CFUs und beeinflusste die myeloide Differenzierung. Entsprechend führte eine Reduzierung der Nucleolin-Expression in Mutz-2-Zellen zu einer raschen Differenzierung zu myeloiden Zellen. Außerdem zeigte sich in Experimenten mit Nucleolin-Überexpression in HSPCs ein positiver Einfluss auf LTC-ICs, und dass das Überleben hämatopoietischer Vorläuferzellen in Stroma-freien Kulturen dauerhaft unterstützt wurde. Darüber hinaus zeigte eine Nucleolin-Überexpression auch in lymphoiden Zellen einen wachstumsstimulierenden Effekt, was durch eine erhöhte Anzahl an CD19+ und CD34+CD19+-Zellen unter lymphoidstimulierenden Bedingungen gezeigt werden konnte. Des Weiteren ist das Level von aktivem β-Catenin, aktivem Akt und BCL-2 in HSPCs Nucleolin-abhängig, wobei funktionelle Effekte von Nucleolin in diesen Zellen zum Teil von β-Catenin-Aktivität abhängig sind. Da Wnt / β-Catenin sowie BCL-2 in Leukämien aberrant aktiv ist, bietet eine Nucleolin-Überexpression möglicherweise einen Ansatz, Leukämie-relevante therapeutische Ansatzpunkte zu erforschen. In diesem Zusammenhang bietet diese Arbeit einen ersten Einblick in die funktionelle Rolle von Nucleolin sowohl in HSPCs als auch in leukämischen Zelllinien.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	20.08.2015
Dateien geändert am:	20.08.2015
Datum der Promotion:	09.02.2015