Regulation of protein ubiquitination in hematopoietic cytokine signaling

造血细胞因子信号传导中蛋白质泛素化的调节

基本信息

  • 批准号:
    9310835
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 56.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-04-18 至 2021-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) homeostasis is regulated by intricate cytokine receptor and tyrosine kinase signaling pathways. Janus Kinase 2 (JAK2) is the key tyrosine kinase in the signaling pathway of an array of hematopoietic receptors, including thrombopoietin (TPO) receptor (MPL) in hematopoietic stem cells (HSCs) and granulocyte macrophage colony-stimulating factor receptor (GM-CSFR) in myeloid progenitors. While JAK2 plays an essential role in hematopoietic development, uncontrolled JAK2 signaling results in hematopoietic malignancies. Gain-of-function JAK2 mutations such as V617F are found in large populations of patients with myeloproliferative neoplasms (MPNs), a clonal HSC disease. Genetically targeting JAK2 abrogates MPN in mice; the JAK2V617F mutation is the driving mutation found in the HSCs of human MPN patients. However, current FDA-approved JAK kinase inhibitors have low curative potential, indicating the need for a better understanding of the regulation of JAK2 for efficient targeting. A number of E3 ubiquitin ligases for JAK2 have been proposed, but none of them, when lost in vivo, increases JAK2 protein level in HSPCs, expands HSC pool, or enhances multiple lineage hematopoiesis. Thus, the E3 ligase(s) regulating JAK2 turnover remain elusive. Through a series of biochemical and functional studies, we found that JAK2 stability is regulated by the CBL family E3 ubiquitin ligases, c-CBL and CBL-b, via the adaptor protein LNK (also called SH2B3). C-Cbl-/- mice phenocopy Lnk-/- mice, exhibiting an augmented HSPC pool with superior transplantability and hypersensitivity to cytokines. Importantly, CBL loss-of-function mutations have been found in a wide range of myeloid malignancies with the most frequent occurrence in chronic and juvenile myelomonocytic leukemia (CMML and JMML), both of which bear poor prognosis. Here, we propose to define the molecular basis underlying the regulation of JAK2 stability and signaling through this novel signaling axis, CBL/LNK/JAK2, and exploit it for therapeutic strategies in treating myeloid neoplasms. The following specific aims will be addressed: 1. Investigate mechanisms by which CBL regulates JAK2 ubiquitination, stability and signaling in hematopoietic cell lines and HSPCs from Cbl deficient and Cbl E3 ligase inactive mouse models. 2. Determine the influence of CBL on the stability of constitutively active JAK2 mutants and mutant JAK2- mediated MPN development. 3. Determine the role of CBL in regulating JAK2 level and signaling in primary human progenitors and explore therapeutic potential of JAK inhibition in treating murine and human myeloid malignancies with CBL mutations. Collectively, our data point to a novel direct role of CBL-mediated JAK2 ubiquitination and degradation in cytokine signaling and hematopoiesis. The proposed studies will likely provide mechanistic insights into the regulation of wild type JAK2 in normal HSPCs as well as JAK2 mutants in MPNs. In addition, our studies may reveal novel therapeutic strategies for the treatment of CBLmut myeloid malignancies with poor prognosis.
抽象的 造血干细胞和祖细胞 (HSPC) 的稳态受复杂的细胞因子受体和 酪氨酸激酶信号通路。 Janus 激酶 2 (JAK2) 是信号通路中关键的酪氨酸激酶 一系列造血受体,包括造血干中的血小板生成素 (TPO) 受体 (MPL) 骨髓细胞 (HSC) 和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子受体 (GM-CSFR) 祖先。虽然 JAK2 在造血发育中发挥着重要作用,但不受控制的 JAK2 信号传导 导致造血系统恶性肿瘤。功能获得性 JAK2 突变(例如 V617F)发现于大 骨髓增生性肿瘤 (MPN)(一种克隆性 HSC 疾病)患者群体。基因靶向 JAK2 消除小鼠 MPN; JAK2V617F 突变是在人类 MPN 的 HSC 中发现的驱动突变 患者。然而,目前 FDA 批准的 JAK 激酶抑制剂的治疗潜力较低,表明需要 更好地了解 JAK2 的调控以实现有效靶向。多种 E3 泛素连接酶 JAK2 已被提出,但它们在体内丢失时都不会增加 HSPC 中的 JAK2 蛋白水平, 扩大 HSC 库,或增强多谱系造血作用。因此,调节 JAK2 的 E3 连接酶 营业额仍然难以捉摸。通过一系列的生化和功能研究,我们发现JAK2的稳定性 由 CBL 家族 E3 泛素连接酶 c-CBL 和 CBL-b 通过接头蛋白 LNK(也称为 SH2B3)。 C-Cbl-/- 小鼠表型 Lnk-/- 小鼠,表现出增强的 HSPC 库,具有优越的性能 可移植性和对细胞因子的过敏。重要的是,已发现 CBL 功能丧失突变 在多种骨髓恶性肿瘤中,最常见于慢性和青少年 粒单核细胞白血病(CMML 和 JMML),两者预后均较差。在这里,我们建议定义 通过这种新型信号轴调节 JAK2 稳定性和信号传导的分子基础, CBL/LNK/JAK2,并将其用于治疗骨髓肿瘤的治疗策略。具体如下 将解决以下目标: 1. 研究 CBL 调节 JAK2 泛素化、稳定性和 来自 Cbl 缺陷和 Cbl E3 连接酶失活小鼠模型的造血细胞系和 HSPC 中的信号传导。 2. 确定CBL对组成型活性JAK2突变体和突变体JAK2-稳定性的影响 介导 MPN 的发展。 3.确定CBL在原发性中调节JAK2水平和信号传导的作用 人类祖细胞并探索 JAK 抑制在治疗小鼠和人类骨髓细胞中的治疗潜力 具有 CBL 突变的恶性肿瘤。总的来说,我们的数据表明 CBL 介导的 JAK2 具有新颖的直接作用 细胞因子信号转导和造血作用中的泛素化和降解。拟议的研究可能会 提供对正常 HSPC 中野生型 JAK2 以及 JAK2 突变体中 JAK2 调节的机制见解 MPN。此外,我们的研究可能揭示治疗 CBLmut 骨髓细胞的新治疗策略 预后不良的恶性肿瘤。

项目成果

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