Onkogene biomolekulare Kondensation von Fusionsproteinen

BiomolekulareKondensate sindmembranlosesubzelluläre Strukturen,welchedie Kompartmentalisierung von Makromolekülen dynamisch koordinieren können. Im Zellkern steuern sie wichtige biologische Prozesse wie die Organisation des Chromatins und die Transkription. Ihre Bildung wird durch Proteine mit intrinsisch ungeordneten Domänen (IDRs) reguliert, die sehr oft in Phasentrennung von Flüssigkeiten involviert sind. Fusionsproteine entstehen aus Chromosomenaberrationen und sind oft starke Onkogene. In kindlichen Patienten mit dem aggressiven Blutkrebs akut myeloische Leukämie (AML) findet man oft Fusionsproteine, welche Sequenzen von IDR-haltigen Proteinen häufig mit Transkriptionsregulatoren oder epigenetischen Modulatoren verbinden. Das NUP98-Gen ist der häufigste IDR-haltigen Partner in AML-Genfusionen im Kindesalter, und die Überlebensraten bei NUP98-Fusions-AML ist sehr niedrig. Hier stellen wir die Hypothese auf, dass IDR-haltige NUP98-Fusions-Onkoproteine die Entstehung, Zusammensetzung und Funktion von biomolekularen Kondensaten im Zellkern verändern, um Krebs auszulösen. Daher schlagen wir vor, dass diese onkogene biomolekulare Kondensation als Angriffspunkte genutzt werden kann, um Krebs zu bekämpfen. Wir werden die Dynamik von NUP98-Fusionprotein-enthaltenden Kondensaten mit modernsten bildgebenden Verfahren in AML-Zellen charakterisieren. Um die onkogenen Mechanismen in der NUP98-Fusions-AML zu beschreiben, werden wir Zell-Modelle für Ligand-vermittelten Abbau von NUP98-Fusionsproteinen mit neu etablierten globalen Ansätzen kombinieren, welche eine zeitaufgelöste Untersuchung der Dynamik biomolekularer Kondensation ermöglichen. Um potentiell geeignete Zielmoleküle zu identifizieren, werden die erhaltenen Datensätze mit Hilfe verfügbarer CRISPR/Cas9-Knockout-Screening-Daten im Genom funktionell annotiert und anschließend umfassend validiert. Schließlich werden wir Strategien für eine Peptidvermittelte Blockade von NUP98-Fusions- abhängigen biomolekularen Kondensation entwickeln. Mithilfe dieser komplementären Reihe von Technologien werden wir die funktionelle Beteiligung der Onkogen-induzierten, veränderten biomolekularen Kondensation bei Krebs aufklären. Die Arbeit wird dazu beitragen besser zu verstehen, wie molekulare Veränderungen funktionell in größere zelluläre Strukturen integriert werden, um krebsauslösende Programme auszuführen. Neue molekulare Mechanismen, die auf abnorme biomolekulare Kondensation abzielen, könnten das Potenzial für klinische Umsetzung haben, um Prognostizierung und therapeutische Strategien für Krebspatienten direkt zu verbessern.