ZRF1-mediated transcriptional regulation in acute myeloid leukemia

Abstract

Acute myeloid leukemia (AML) is frequently linked to epigenetic abnormalities and deregulation of gene transcription, which lead to aberrant cell proliferation and accumulation of undifferentiated precursors. ZRF1, a recently characterized epigenetic factor involved in transcriptional regulation, is highly overexpressed in human AML, but it is not known whether it plays a role in leukemia progression. In this thesis, we have investigated the function of ZRF1-mediated transcriptional regulation in AML. We demonstrate that ZRF1 depletion decreases cell proliferation, increases apoptosis and induces cell differentiation in human AML cells. Treatment with retinoic acid (RA), a differentiating agent currently used to treat certain AMLs, leads to a functional switch of ZRF1 from a negative regulator to an activator of differentiation. At the molecular level, ZRF1 controls the RA-regulated gene network through its interaction with the RA receptor α (RARα) and its binding to RA target genes. Our genomewide expression study reveals that ZRF1 regulates the transcription of nearly half of RA target genes. Consistent with our in vitro observations that ZRF1 regulates proliferation, apoptosis, and differentiation, ZRF1 depletion strongly inhibits leukemia progression in xenograft mouse models. Finally, ZRF1 knockdown cooperate with RA treatment in leukemia suppression in vivo. Taken together, our results show that ZRF1 is a key transcriptional regulator in leukemia progression and suggest that ZRF1 inhibition could be a novel strategy to be explored for AML treatment.La leucèmia mieloide aguda (LMA) està relacionada freqüentment amb anomalies epigenètiques i desregulació de la transcripció gènica, que provoquen una proliferació cel·lular aberrant i l'acumulació de precursors indiferenciats. ZRF1, un factor epigenètic caracteritzat recentment i implicat en la regulació transcripcional, es troba altament sobreexpressat en la LMA humana, però es desconeix si juga cap paper en la progressió de la malaltia. En aquesta tesi, s'ha investigat la funció de ZRF1 en la regulació transcripcional en la LMA. Es demostra que el silenciament de ZRF1 provoca una disminució de la proliferació, un increment de l'apoptosi i una inducció de la diferenciació en cèl·lules de LMA humana. El tractament amb àcid retinoic (AR), un inductor de la diferenciació que es fa servir actualment per a tractar determinades LMAs, produeix un canvi funcional en ZRF1, que passa de repressor a activador de la diferenciació. A nivell molecular, ZRF1 controla la xarxa de gens regulada per l’AR a través de la seva interacció amb el receptor de l'AR α (RARα) i la seva unió als gens diana de l'AR. El nostre estudi d'expressió a nivell de tot el genoma revela que ZRF1 regula la transcripció de gairebé la meitat dels gens diana de l'AR. En concordança amb les nostres observacions in vitro que mostren que ZRF1 regula la proliferació, l'apoptosi i la diferenciació, el silenciament de ZRF1 provoca una forta inhibició en la progressió de la leucèmia en models de xenotrasplantament en ratolí. Finalment, el silenciament de ZRF1 coopera amb el tractament amb AR en la supressió de la leucèmia in vivo. Conjuntament, aquests resultats mostren que ZRF1 és un regulador transcripcional clau en la progressió de la leucèmia i suggereixen que la inhibició de ZRF1 podria ser una nova estratègia a explorar en al tractament de la LMA.Programa de doctorat en Biomedicina