Abstract SF3B1 mutation-driven myelodysplastic syndromes (MDS- SF3B1 ) arise due to somatic mutation in the splicing factor SF3B1 gene. SF3B1 mutations induce RNA mis-splicing and loss of expression of critical genes for erythropoiesis, leading to erythroid dysplasia and ultimately refractory anemia. The development of precision medicine approaches for MDS- SF3B1 is hampered by the complexity of the mis-splicing landscape and its evaluation in disease-accurate model systems. To identify novel RNA mis-splicing events, isogenic SF3B1 K700E and SF3B1 WT iPSC lines from an MDS- SF3B1 patient were differentiated into hematopoietic cells in vitro and subjected to unsupervised splicing event analysis using full-length RNA sequencing data. This revealed SF3B1 K700E -specific mis-splicing of ubiquitin-like modifier activating enzyme 1 ( UBA1 ) transcripts, which encode the essential E1 protein at the apex of the ubiquitination cascade. UBA1 mis-splicing ( UBA1 ms ) preserved UBA1 ms mRNA but not protein expression. Consequently, UBA1 ms diminished the pool of functional UBA1, sensitizing SF3B1 K700E cell lines to the small-molecule UBA1 inhibitor TAK-243. Finally, analysis of CD34 + RNA sequencing data from an MDS patient cohort confirmed unique and ubiquitous UBA1 ms in MDS- SF3B1 patients, without detection in other splicing factor-mutated MDS patients, or in healthy individuals. TAK-243 selectively targeted MDS- SF3B1 primary CD34 + cells and reduced mutant cell number in colony-forming unit studies. In contrast, normal hematopoietic progenitor cells were unaffected. Altogether, we here define UBA1 ms as a novel therapeutic vulnerability in SF3B1 -mutant cells, introducing UBA1 inhibition as a potential avenue for future MDS- SF3B1 treatments.

Abstract Myelodysplastic syndromes with ring sideroblasts (MDS-RS) commonly originate from mutations in the splicing factor SF3B1 ( SF3B1 mt ). SF3B1 mt cause RNA mis-splicing, mechanistically established as the major driver of RS development. However, little is known about RS fate and biology after their initial formation in the human bone marrow. We here achieve isolation of viable RS from patient samples, enabling the first complete investigation of SF3B1 mt development from stem cell to RS. We show that RS skew MACS-isolated CD34 + data towards erythroid features not recapitulated in single-cell RNAseq. We demonstrate that RS divide, differentiate, enucleate and actively respond to mis-splicing/oxidative stress, decreasing wildtype stem cell fitness via GDF15 overproduction. We identify circulating RS as a uniform clinical feature associated with disease burden. Finally, we establish that SF3B1 mt mis-splicing intensifies during erythroid differentiation and demonstrate through combined transcriptomics/proteomics an uncoupling of RNA/protein biology in RS encompassing severe and dysfunctional mis-splicing of proapoptotic genes. Statement of significance We here combine a novel method for RS isolation with state-of-the-art multiomics to perform the first complete investigation of SF3B1 mt MDS-RS hematopoiesis from stem cell to RS. We identify the survival mechanisms underlying SF3B1 mt erythropoiesis and establish an active role for erythroid differentiation and RS themselves in SF3B1 mt MDS-RS pathogenesis.