ABSTRACT MECOM is a nuclear transcription factor essential for the proliferation of hematopoietic stem cells (HSCs) and myeloid leukemia cells. MECOM contains N- and C-terminal zinc finger domains (ZFDs) and binding motifs for the corepressor CtBP to regulate gene expression. Recent studies have shown that germline MECOM variants are associated with thrombocytopenia, radioulnar synostosis, and bone marrow failure, collectively termed MECOM-associated syndromes. Although the mutations are clustered in the C-terminal ZFD, how these mutations affect MECOM function has remained unclear. In addition, the individual genes and pathways regulated by MECOM are less well understood. In this study, we showed that the C-terminal ZFD is a major DNA-binding domain of MECOM and that the disease-associated mutations abolish the DNA-binding ability. We also found that MECOM functionally antagonizes GATA2 through the C-terminal ZFD-mediated DNA binding and CtBP interaction, thereby promoting myeloid leukemogenesis while inhibiting mast cell differentiation. Furthermore, we generated mutant MECOM knockin mice harboring a C-terminal ZFD mutation that recapitulate several features of MECOM-associated syndromes, including HSC and B-cell reduction. Our study demonstrates that C-terminal ZFD mutations are loss-of-function mutations with reduced DNA-binding ability, reveals the critical role of MECOM in inhibiting GATA2, and provides a novel mouse model for MECOM-associated syndromes.

Acute myeloid leukemia (AML) is a hematopoietic malignancy with a poor prognosis. Understanding the unidentified properties of AML cells is beneficial for the identification of novel therapeutic strategies for AML. In this study, we uncover the vulnerabilities of AML cells in mitosis when exposed to therapeutic agents. Through comparative analysis of large-scale data quantifying drug effects on cancer cell proliferation, the drug targeting the cell cycle and mitosis are predicted to possess high cytotoxicity against AML cell lines. Consistently, live-cell imaging with microwell devices demonstrates that clinical drugs targeting the cell cycle processes, such as idarubicin, pevonedistat and vincristine, potently induce mitotic cell death in AML cells. While these therapeutic agents also induce cell death through S/G2 phase arrest, the cytotoxic effects during mitosis are notably more pronounced. Furthermore, by employing additional inhibition of Chk1 to override the G2/M checkpoint, the AML cells stalled in the S/G2 phase prematurely enter mitosis, resulting in a significant increase in cell death. Collectively, these results unveiled the latent mitotic vulnerabilities of AML cells, providing a basis for developing novel therapeutic interventions.