Russian Journal of BiotherapyRussian Journal of BiotherapyРоссийский биотерапевтический журнал1726-97841726-9792Publishing House ABV Press119310.17650/1726-9784-2019-19-1-89-95ORIGINAL REPORTSОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИHOX GENE EXPRESSION IN HUMAN B-CELL PROGENITOR LEUKEMIA CELL LINES EXPRESSING E2A-PBX1 ONCOGENEЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ НОХ В ЛЕЙКОЗНЫХ ЛИНИЯХ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ В-КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА, ЭКСПРЕССИРУЮЩИХ ОНКОГЕН E2A-PBX1https://orcid.org/0000-0002-0158-4605ShestakovaE. A.ШестаковаЕ. А.
Russian Federation

Елена Анатольевна Шестакова

elenaanshestakova@mail.ruN.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology of the Ministry of Health of the Russian FederationФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России2203202019189952203202022032020https://bioterapevt.abvpress.ru/jour/article/view/1193

Introduction. Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is diagnosed mainly in children (2/3 of diseases) making this type of leukemia one of the most common oncological diseases among children. Oncogenes are involved in the development of ALL, in particular the product of chromosomes 1 and 19 translocation, the oncogene E2A-PBX1 that codes for E2A-PBX1 chimeric oncoprotein with strong transcription activation properties as well as oncogenes of HOX family, mainly HOXA and HOXB cluster genes. E2A-PBX1 chimeric oncoprotein and НОХА proteins are associated in vivo with factors participating in epigenetic regulation of gene expression such as chromatin modifying and remodeling enzymes that partially determines their oncogenic properties. In previous studies we obtained data indicating genetic interactions of E2A-PBX1 and НОХ genes participating in leukemia development.

The aim of this research was to confirm the role of Е2А – РВХ1 oncogene in the activation of the expression of НОХА cluster genes coding for the proteins with high oncogenic potential.

Materials and methods. The objects of the study were four B cell progenitor (pre-B) leukemia cell lines: RCH-ACV, KASUMI-2, 697 and NALM-6. Standard polymerase chain reaction (PCR) was used for the identification of chromosome 1 and 19 translocation product, E2A-PBX1 oncogene and its expression. Method of reverse transcription coupled with quantitative polymerase chain reaction (Q-RT-PCR) was used for the analysis of 11 HOXA cluster genes expression.

Results. It is demonstrated that E2A-PBX1 oncogene is present and expressed in three studied human pre-B leukemia cell lines, RCH-ACV, KASUMI-2 and 697, while its expression is absent in NALM-6 cell line. High expression of 7 from 11 HOXА cluster genes is revealed in RCH-ACV, KASUMI-2 and 697 cell lines expressing E2A-PBX1 oncogene, whereas NALM-6 cell line, that does not express E2A-PBX1 oncogene, also does not express HOXA genes except low expression of two genes from this cluster.

Conclusions. The data obtained in this study demonstrate that RCH-ACV, KASUMI-2 and 697 human leukemia pre-B cell lines, containing and expressing Е2А-РВХ1 oncogene, also express most of HOXA genes (7 genes of 11 genes) at high level in contrast to control NALM-6 cell line that does not comprise Е2А-РВХ1 oncogene and almost does not express НОХА genes. Therefore, the results of this study suggest the participation of strong transcriptional activator, chimeric oncoprotein Е2А-РВХ1, associated with chromatin modifying and remodeling enzymes, in the expression activation of HOXA cluster genes that also possess high oncogenic potential.

Введение. Острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ) диагностируется в основном у детей и подростков (2/3 заболевших), что делает его одним из самых распространенных детских онкологических заболеваний. В развитии ОЛЛ участвуют онкогены, в частности продукт транслокации хромосом 1 и 19 онкоген E2A-PBX1, кодирующий химерный белок E2A-PBX1, являющийся сильным транскрипционным активатором, а также онкогены семейства НОХ, в основном кластеры генов HOXA и НОХВ. Химерный белок E2A-PBX1 и белки НОХА, относящиеся к семейству белков, содержащих гомеодомен, образуют in vivo комплексы с факторами, эпигенетически регулирующими экспрессию генов и включающими в себя модифицирующие и ремоделирующие хроматин ферменты, что в значительной мере обусловливает их онкогенные свойства. В предыдущих исследованиях нами были получены данные о генетических взаимодействиях генов E2A-PBX1 и НОХ, участвующих в развитии лейкозов.

Цель исследования – подтвердить роль онкогена Е2А-РВХ1 в активации экспрессии кластера генов НОХА, белковые продукты которых также обладают высоким онкогенным потенциалом.

Материалы и методы. В работе были использованы 4 лейкозные линии предшественников В-клеток (пре-В) человека: RCH-ACV, KASUMI-2, 697 и NALM-6. Для идентификации продукта транслокации хромосом 1 и 19 онкогена E2A-PBX1 и его экспрессии использовали метод стандартной полимеразной цепной реакции. Для определения экспрессии 11 генов НОХ кластера А (генов НОХА) применяли метод обратной транскрипции, сопряженной с количественной полимеразной цепной реакцией в реальном времени.

Результаты. Продемонстрировано, что онкоген E2A-PBX1 содержится и экспрессируется в 3 исследованных лейкозных линиях пре-В-клеток человека (RCH-ACV, KASUMI-2 и 697) и отсутствует в линии клеток NALM-6. Показано, что в клеточных линиях RCH-ACV, KASUMI-2, 697, которые содержат в своем геноме онкоген E2A-PBX1, 7 из 11 генов кластера HOXА экспрессируются на высоком уровне. В отличие от этих 3 клеточных линий, экспрессирующих большинство генов кластера HOXА, в линии клеток NALM-6, не экспрессирующих онкоген E2A-PBX1, используемой в качестве контроля, экспрессия генов НОХА не наблюдается, за исключением малой экспрессии 2 генов этого кластера.

Выводы. В данном исследовании продемонстрировано, что лейкозные линии пре-В-клеток человека RCH-ACV, KASUMI-2 и 697, содержащие и экспрессирующие онкоген Е2А-РВХ1, экспрессируют также большинство (7 из 11) генов НОХА на высоком уровне, в отличие от контрольной клеточной линии NALM-6, не содержащей онкогена Е2А-РВХ1 и почти не экспрессирующей гены НОХА. Таким образом, полученные результаты предполагают участие сильного транскрипционного активатора – химерного белка Е2А-РВХ1, ассоциированного с факторами, модифицирующими и ремоделирующими хроматин, в активации экспрессии кластера генов НОХА, также имеющих высокий онкогенный потенциал.

E2A-PBX1 oncogeneHOXA gene clusterRCH-ACVKASUMI-2697 and NALM-6 leukemia cell linesreverse transcription – quantitative polymerase chain reactionонкоген Е2А-РВХ1кластер генов НОХАлейкозные клеточные линии RCH-ACVKASUMI-2697 и NALM-6количественная полимеразная цепная реакция в реальном времениассоциированная с обратной транскрипциейThis study was supported by grants from Leukemia and Lymphoma Society of Canada and National Cancer Institute of Canada (grant №20399) issued to Professor Jannetta J. Bijl. Acknowledgment. The author is very grateful to Professor Jannetta J. Bijl for financial support and general guidance during this study performed at the Research Center of Montreal University (Montreal, Canada).Представленное исследование поддержано грантом Канадского общества исследований в области лейкозов и лимфом и грантом № 20399 Национального онкологического общества Канады, выданными профессору Жаннетте Байл. Благодарность. Автор выражает благодарность профессору Жаннетте Байл за финансирование и общее руководство данным исследованием, выполненным в Научно-исследовательском центре Университета Монреаля (Монреаль, Канада).Korsmeyer S.J. Chromosomal translocations in lymphoid malignancies reveal novel proto-oncogenes. Annu Rev Immunol 1992;10:785–807. DOI: 10.1146/annurev. iy.10.040192.004033.Aspland S.E., Bendall H.H., Murre C. The role of E2A-PBX1 in leukemogenesis. Oncogene 2001;20(40):5708–17. DOI: 10.1038/sj.onc.1204592.Bach C., Buhl S., Mueller D. et al. Leukemogenic transformation by HOXA cluster genes. Blood 2010;115(14):2910–8. DOI: 10.1182/blood-2009-04-216606.Kroon E., Krosl J., Thorsteinsdottir U. et al. HOXa9 transforms primary bone marrow cells through specific collaboration with Meis1a but not Pbx1b. EMBO J 1998;17(13):3714–25. DOI: 10.1093/emboj/17.13.3714.Massari M.E., Grant P.A., PrayGrant M.G. et al. A conserved motif present in a class of helix-loop-helix proteins activates transcription by direct recruitment of the SAGA complex. Mol Cell 1999;4(1):63–73. DOI: 10.1016/s1097-2765(00)80188-4.Bayly R., Chuen L., Currie R.A. et al. E2A-PBX1 interacts directly with the KIX domain of CBP/p300 in the induction of proliferation in primary hematopoietic cells. J Biol Chem 2004;279(53):55362–71. DOI: 10.1074/jbc.M408654200.Huang Y., Sitwala K., Bronstein J. et al. Identification and characterization of Hoxa9 binding sites in hematopoietic cells. Blood 2012;119(2):388–98. DOI: 10.1182/blood-2011-03-341081.Bijl J., Sauvageau M., Thompson A. et al. High incidence of proviral integrations in the HOXa locus in a new model of E2A-PBX1-induced B-cell leukemia. Genes Dev 2005;19(2):224–33. DOI: 10.1101/gad.1268505.Hassawi M., Shestakova E.A., Fournier M. et al. Hoxa9 collaborates with E2A-PBX1 in mouse B cell leukemia in association with Flt3 activation and decrease of B cell gene expression. Dev Dyn 2014;243(1):145–58. DOI: 10.1002/dvdy.24056.Shestakova E.A., Hassawi M., Fournier M. et al. Analysis of E2A-PBX and HOXA collaboration in leukemia. 17th Annual Research Conference of HMR Research Center of the University of Montreal. 2010. Montreal, Canada. Abstract book. P. 28. Abstract 28.Shestakova E., Hassawi M., Fournier M. et al. Analysis of E2A-PBX and HOX collaboration in leukemia using ex vivo B cell culture and mouse models. 18th Annual Research Conference of HMR Research Center of the University of Montreal. 2011. Montreal, Canada. Abstract book. P. 55. Abstract 55.Shestakova E.A., Hassawi M., Fournier M. et al. Identification of new E2A-PBX1 interacting proteins and analysis of E2A-PBX1 and HOX collaboration in leukemia. 5th Annual Canadian Cancer Immune Therapy Symposium. 2012. Montreal, Canada. Abstract book. P. 6. Abstract 6.Bijl J., Krosl J., Lebert-Ghali C.E. et al. Evidence for HOX and E2A-PBX1 collaboration in mouse T-cell leukemia. Oncogene 2008;27(49):6356–64. DOI: 10.1038/onc.2008.233.Shestakova E.A., Boutin M., Bourassa S. et al. Identification of proteins associated with transcription factors HOXA9 and E2A-PBX1 by tandem affinity purification. Molekulyarnaya biologiya = Molecular Biology 2017;51(3):(432–44). (In English).Шестакова Е.А., Boutin M., Bourassa S. и др. Идентификация белков, ассоциированных с факторами транскрипции HOXA9 и E2A-PBX1, методом тандемной аффинной очистки. Молекулярная биология 2017;51(3):490–501. DOI: 10.7868/S0026898417030132.Kim D.H., Moldwin R.L., Vignon C. et al. TEL-AML1 translocations with TEL and CDKN2 inactivation in acute lymphoblastic leukemia cell lines. Blood 1996;88(3):785–94.Findley H.W.Jr., Cooper M.D., Kim T.H. et al. Two new acute lymphoblastic leukemia cell lines with early B-cell phenotypes. Blood 1982;60(6):1305–9.Hurwitz R., Hozier J., LeBien T. et al. Characterization of a leukemic cell line of the pre-B phenotype. Int J Cancer 1979;23(2):174–80. DOI: 10.1002/ijc.2910230206.Bogush T.A., Kaliuzhny S.A., Chetyrkina M.R. et al. Vimentin expression in human cell lines of epithelial tumors. Uspehi Molekulârnoj Onkologii = Advances in Molecular Oncology 2018;5(2):24–30. (In Russ.).Богуш Т.А., Калюжный С.А., Четыркина М.Р. и др. Экспрессия виментина в культурах клеток эпителиальных опухолей человека. Успехи молекулярной онкологии 2018;5(2):24–30. DOI: 10.17650/2313- 805X-2018-5-2-24-30.