Transcriptional regulatory mechanisms drive the maturation of B cells to plasma cells, with a dramatic transcriptional rewiring taking place during the transition. This rewiring is dependent on a number of factors, including the transcription factor B lymphocyte induced maturation protein 1 (BLIMP1), and epigenetic mechanisms, amongst others. In this thesis, I present two projects investigating mechanisms of transcriptional regulation in antibody-secreting cell malignancies.
Waldenström’s macroglobulinemia is a cancer of antibody-secreting lymphoplasmacytic cells in the bone marrow. The transcription factor BLIMP1 is important for antibody secretion and yet its role has not been studied in Waldenström’s macroglobulinemia. Here I demonstrate that Waldenström’s macroglobulinemia cell lines rely on BLIMP1 for survival. Studies in mouse plasmablasts and antibody secreting cells have suggested both a physical and genetic interaction between BLIMP1 and the histone methyltransferase enhancer of zeste homologue 2 (EZH2). In this study I reveal a novel role of BLIMP1 maintaining the protein levels of EZH2 in Waldenström’s macroglobulinemia. BLIMP1 knock-down and EZH2 inhibition reveal a large overlap in transcriptional targets of the two factors. Despite this, BLIMP1 and EZH2 bind to the genome at mostly distinct sites, although often on the same genes, indicating that the functional overlap of the two factors is mostly due to parallel transcriptional regulation and through maintenance of EZH2 by BLIMP1, rather than through co-binding to chromatin. Finally, I uncover novel roles for BLIMP1 and EZH2 in evasion from natural killer (NK) cell mediated cytotoxicity and regulation of the cell cycle. These findings provide novel insights into the pathology of Waldenström’s macroglobulinemia.
Multiple myeloma is preceded by the pre-malignant monoclonal gammopathy of undetermined significance (MGUS). Around 0.5-1% of MGUS cases progress to myeloma each year and current standards for predicting the risk of progression are inadequate. The drivers of the transition from MGUS to multiple myeloma are still not well understood, and gene expression profiling studies have failed to identify major transcriptional differences between the two stages. One opportunity for uncovering novel markers is in the study of differential activation of transcriptional enhancers, which can indicate changes in cellular states even without corresponding gene expression changes. Differentially activated enhancers can be identified by the presence of different histone modifications and transcribed enhancer RNA (eRNA). Here, I establish a protocol for profiling histone modifications at enhancer and promoter regions and for total RNAseq using small numbers of cells from MGUS and myeloma patient material. These techniques may be used in the future to identify novel prognostic markers for MGUS and multiple myeloma.
Stjórnferlar umritunar stýra þroska B-fruma yfir í plasma-frumur, þar sem
stórbrotnar breytingar á umritunarferlum eiga sér stað. Þessar breytingar eru
háðar fjölmörgum þáttum, en þar á meðal er umritunarþátturinn “B
lymphocyte- induced maturation protein-1” (BLIMP1), auk ferla sem stjórna
umframerfðamörkunum. Í þessari ritgerð lýsi ég tveimur verkefnum sem
skoða sameindaferla umritunarstjórnar í krabbameinum mótefnaseytandi
fruma.
Waldenströms risaglóbúlínblæði er krabbamein mótefnaseytandi fruma í
beinmerg sem hafa svipgerð eitil- og plasmafruma. Umritunarþátturinn
BLIMP1 er mikilvægur fyrir seytingu mótefna en hlutverk hans í
Waldenströms risaglóbúlínblæði hefur þó ekki verið rannsakað. Í þessari
rannsókn sýni ég fram á að frumur Waldenström’s risaglóbúlínblæðis eru
háðar BLIMP1 til að lifa Rannsóknir á plasmablöstum músa og
mótefnaseytandi frumum hafa bent til að bæði bein- sem og erfðafræðileg
víxlverkun sé á milli BLIMP1 og histónumetýltransferasans „enhancer of
zeste homologue 2“ (EZH2). Í þessari rannsókn sýni ég fram á áður
óskilgreint hlutverk BLIMP1 í að viðhalda prótínstyrk EZH2 í frumum
Waldenströms risaglóbúlínblæðis. Niðursláttur á BLIMP1 og hindrun á EZH2
sýndu fram á að mikil skörun er í markgenum þessara tveggja þátta. Þrátt
fyrir þessa skörun bindast BLIMP1 og EZH2 á mismunandi bindiset í
erfðamenginu, en oft á sömu genin. Þetta bendir til þess að skörun í virkni
þáttanna sé að mestu vegna samhliða stjórnun á umritun auk viðhalds
BLIMP1 á EZH2 fremur en að þeir bindist saman við litni. Loks sýni ég fram á
hlutverk BLIMP1 og EZH2 í að forða frumum sjúkdómsins frá frumudauða af
völdum náttúrulegra drápsfruma, auk stjórnunar á frumuhringnum. Þessar
uppgötvanir veita nýja innsýn inní meingerð Waldenströms
risaglóbúlínblæðis.
Einstofna mótefnahækkun, eða „monoclonal gammopathy of
undetermined significance“ (MGUS) er góðkynja forstig mergæxla. Um 0.5-
1% MGUS tilfella þróast yfir í mergæxli árlega og núverandi viðmið sem
notast er við til að spá fyrir um áhættuna á þessari framþróun eru
ófullnægjandi. Þeir ferlar sem hafa áhrif á það að frumur breytist úr MGUS í
mergæxli eru ekki vel þekktir. Rannsóknir á tjáningarmynstrum hafa ekki bent
til stórfellds munar í umritun á milli þessara tveggja stiga. Ein leið til þess að
afhjúpa ný merki er með því að lýta á mismunandi virkjun efliraða sem geta gefið til kynna breytingu á eðli fruma jafnvel í fjarveru samsvarandi breytinga í
genatjáningu. Hægt er að bera kennsl á mismunandi virkjaðar efliraðir með
tilvist mismunandi markana á histónum og umrituðum efliraða RNA (eRNA). Í
þessari rannsókn set ég upp vinnuferil til þess að rannsaka histónumörk á
efliröðum og stýrlum auk vinnurferils fyrir RNA raðgreiningu á heildar RNA úr
frumum með því að nota lágan fjölda fruma úr sjúklingum með einstofna
mótefnahækkun og mergæxlum sem upphafsefnivið. Þessar aðferðir má nota
í framtíðinni til þess að bera kennsl á þætti sem hafa forspárgildi um
sjúkdómsframvindu MGUS og mergæxla.
