Research Article1 August 1994free access Cyclin D1/bcl-1 cooperates with myc genes in the generation of B-cell lymphoma in transgenic mice. H. Lovec H. Lovec Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author A. Grzeschiczek A. Grzeschiczek Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author M.B. Kowalski M.B. Kowalski Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author T. Möröy T. Möröy Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author H. Lovec H. Lovec Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author A. Grzeschiczek A. Grzeschiczek Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author M.B. Kowalski M.B. Kowalski Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author T. Möröy T. Möröy Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. Search for more papers by this author Author Information H. Lovec1, A. Grzeschiczek1, M.B. Kowalski1 and T. Möröy1 1Institut für Molekularbiologie und Tumorforschung (IMT), Philipps Universität Marburg, Germany. The EMBO Journal (1994)13:3487-3495https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1994.tb06655.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info The chromosomal translocation t(11:14) is associated with human lymphoid neoplasia affecting centrocytic B-cells of intermediate differentiation. As a consequence the cyclin D1 (bcl-1) gene is juxtaposed to the immunoglobulin heavy chain enhancer E mu. To show that transcriptional activation of cyclin D1 is causally involved in the generation of B-cell neoplasia we have generated transgenic mice that carry a cyclin D1 gene under the transcriptional control of the E mu element. E mu cyclin D1 transgenic mice show only very subtle alterations in the cycling behaviour of B-cell populations in the bone marrow compared with normal mice and do not develop lymphoid tumours. However, E mu-directed coexpression of cyclin D1 and N-MYC or L-MYC in double transgenic mice reveals a strong cooperative effect between MYC and cyclin D1 provoking the rapid development of clonal pre-B and B-cell lymphomas. Interestingly, crossing of cyclin D1 transgenic mice with E mu L-myc transgenics that express their transgene in both B- and T-cells but predominantly develop T-cell tumours leads in double transgenics exclusively to B-cell neoplasia. The data presented here demonstrate that transcriptional activation of cyclin D1 can oncogenically transform B-cells in concert with a myc gene. They establish cyclin D1 as a proto-oncogene whose activity appears to depend on a specific cell type as well as on a specific cooperating partner and link disturbances in the regulation of cell cycle progression to the development of human malignancies. Previous ArticleNext Article Volume 13Issue 151 August 1994In this issue RelatedDetailsLoading ...

Epigenetic changes can contribute to development of acute myeloid leukemia (AML), a malignant disease of the bone marrow. A single-nucleotide polymorphism of transcription factor growth factor independence 1 (GFI1) generates a protein with an asparagine at position 36 (GFI1(36N)) instead of a serine at position 36 (GFI1(36S)), which is associated with de novo AML in humans. However, how GFI1(36N) predisposes to AML is poorly understood. To explore the mechanism, we used knock-in mouse strains expressing GFI1(36N) or GFI1(36S). Presence of GFI1(36N) shortened the latency and increased the incidence of AML in different murine models of myelodysplastic syndrome/AML. On a molecular level, GFI1(36N) induced genomewide epigenetic changes, leading to expression of AML-associated genes. On a therapeutic level, use of histone acetyltransferase inhibitors specifically impeded growth of GFI1(36N)-expressing human and murine AML cells in vitro and in vivo. These results establish, as a proof of principle, how epigenetic changes in GFI1(36N)-induced AML can be targeted.

Abstract Overexpression of MYC is a genuine cancer driver in lymphomas and related to poor prognosis. However, therapeutic targeting of the transcription factor MYC remains challenging. Here, we show that inhibition of the histone deacetylase 6 (HDAC6) using the HDAC6 inhibitor Marbostat-100 (M-100) reduces oncogenic MYC levels and prevents lymphomagenesis in a mouse model of MYC -induced aggressive B-cell lymphoma. M-100 specifically alters protein-protein interactions by switching the acetylation state of HDAC6 substrates, such as tubulin. Tubulin facilitates nuclear import of MYC, and MYC-dependent B-cell lymphoma cells rely on continuous import of MYC due to its high turn-over. Acetylation of tubulin impairs this mechanism and enables proteasomal degradation of MYC. M-100 targets almost exclusively B-cell lymphoma cells with high levels of MYC whereas non-tumor cells are not affected. M-100 induces massive apoptosis in human and murine MYC -overexpressing B-cell lymphoma cells. We identified the heat-shock protein DNAJA3 as an interactor of tubulin in an acetylation-dependent manner and overexpression of DNAJA3 resulted in a pronounced degradation of MYC. We propose a mechanism by which DNAJA3 associates with hyperacetylated tubulin in the cytoplasm to control MYC turnover. Taken together, our data demonstrate a beneficial role of HDAC6 inhibition in MYC-dependent B-cell lymphoma.

Tissue-resident innate lymphoid cells (ILCs) play a vital role in the frontline defense of various tissues, including the lung. The development of type 2 ILCs (ILC2s) depends on transcription factors such as GATA3, RORα, GFI1, and Bcl11b; however, the factors regulating lung-resident ILC2s remain unclear. Through fate mapping analysis of the paralog transcription factors GFI1 and GFI1B, we show that GFI1 is consistently expressed during the transition from progenitor to mature ILC2s. In contrast, GFI1B expression is limited to specific subsets of bone marrow progenitors and lung-resident ILC progenitors. We found that GFI1B

Abstract Growth Factor Independence 1 (GFI1) is a hematopoietic transcription factor that plays a crucial role in the development of myeloid precursor cells. Its variant single nucleotide polymorphism called GFI136N (whereby Serine at position 36 is replaced by Asparagine) has been described to play a role in acute myeloid leukemia (AML) development. The prevalence of this variant is about 5-7% in the healthy Caucasian populations. Patients with myelodysplastic syndrome (MDS) show disturbed bone marrow function and are at risk to develop AML. Identifying prognostic markers and potential targets is essential for improved MDS therapy. We explored how GFI136N influences onset and progression of MDS and investigated the biological mechanisms behind our findings. To examine the role of GFI136N with regard to progression of MDS to AML, we characterized the status of GFI1 in 201 German-, 350 US- and 86 Dutch MDS patients. Our results revealed that 11-13% of patients were heterozygous for GFI136N compared to 5-7% in the healthy population. Patients carrying GFI136N also showed a 2-3-fold higher risk of AML-development and inferior leukemia-free survival than patients carrying the common variant GFI136S. The onset of MDS and AML tended to be at younger ages for GFI136N carriers and they did not respond to demethylating therapy to the same extent as GFI136S homozygous MDS patients. Whole exome sequencing revealed that patients carrying GFI136N had mutations in epigenetic modifiers such as EZH2 and expressed higher levels of different oncogenes such as HOXA9. To dissect the mechanisms behind these findings and to study the role of GFI136N in AML development, we used GFI136N and GFI136S knock-in mice that expressed either of the two human variants instead of murine Gfi1. We transduced hematopoietic progenitor cells from GFI136S or GFI136N expressing mice with retroviral vectors overexpressing oncofusion proteins AML1-ETO9a or MLL-AF9, which can be recurrently found in AML patient cohorts. GFI136N expressing cells that had been transduced with either AML1-ETO9a or MLL-AF9 generated significantly more cells and colonies than GFI136S controls. In order to confirm our findings in vivo, we used three different AML and MDS mouse models crossed to mice carrying either GFI136N or the common GFI136S. As a first in vivoapproach, we used a mouse strain that expresses the human oncofusion protein CBFB-MYH11 (inv(16)) frequently found in AML patients. Mice carrying GFI136N and expressing CBFB-MYH11 showed a significantly accelerated onset of AML compared to mice carrying GFI136S (p=0.004). We found similar results in a second AML mouse model expressing MLL-AF9. Using the NUP98-HOXD13 MDS mouse model a marginally significant decrease in leukemia-free survival was observed in mice carrying GFI136N. To investigate molecular mechanisms that could cause the observed effects of GFI136N, we used ChipSeq and RNASeq. Our results revealed that GFI136N lineage negative cells show a genome-wide higher degree of H3K4 methylation and H3K9 acetylation than cells carrying GFI136S. GFI1 recruits among others LSD1 and HDAC to demethylate H3K4 and deacetylate H3K9 and thus GFI136N fails to initiate epigenetic changes previously shown for GFI1, leading to higher expression of various oncogenes such as HoxA9 and Kras. A number of MDS and AML patients are treated with HDAC and LSD1 inhibitors, but based on the above data we would predict that this therapy would likely fail in GFI136N patients and that therapy with histone acetylase (HAT) inhibitors or histone methyltransferase inhibitors would be more beneficial for these patients. To test this hypothesis in vitro, we treated the above-described GFI136N and GFI136S expressing AML1-ETO9a or MLL-AF9 leukemic cells with HAT or HDAC inhibitors. HAT inhibitors inhibited growth of preleukemic GFI136N expressing cells more efficiently than HDAC inhibitors. Similarly in vivo, we transplanted irradiated mice with GFI136N or GFI136S expressing MLL-AF9 leukemic cells. We found that HAT inhibitors tended to prolong the survival of mice transplanted with GFI136N leukemic cells more than mice transplanted with GFI136S leukemic cells. In summary, GFI136N is a novel prognostic marker for MDS patients that predisposes to AML likely via epigenetic changes at different oncogenes. We also suggest that HAT inhibitors could be more beneficial to GFI136N carrier patients thus enabling a more individualized therapy. Disclosures Platzbecker: TEVA: Research Funding, Speakers Bureau.

Abstract Myelodysplastic syndromes (MDS) are characterized by disturbances in the development of different blood lineages, which can progress to AML. The knowledge about the factors predisposing the development of AML is sparse. Growth factor independence 1 is a transcription factor regulating the differentiation of myeloid cells. Previously a Single Nucleotid Polymorphism (SNP) of Gfi1, denominated Gfi136N, had been described. This variant is characterized by a SNP leading to the replacement of Serine at position 36 to an Asparagine. This SNP is found in 5-7% of all Caucasians and in 10-15% of all AML patients. We sought to investigate whether Gfi136N could be a novel predictive marker for the development of AML in MDS patients. To this end, we characterized 201 patients with regard to presence of the Gfi136N variant. Patients were recruited from different German centers treating MDS patients, i.e. Essen, Düsseldorf and Dresden. Within this cohort, about 10% were heterozygous for Gfi136N. There was no difference between MDS patients heterozygous for Gfi136N or homozygous for Gfi136S with regard to age, sex, cytogenetic or IPSS score. Presence of Gfi136N significantly increased incidence (Odds ratio 2 fold) and shortened latency to AML progression (around 2 years for Gfi136N heterozygous patients compared to around 6 years for Gfi136S homozygous patients (p=0.001). To further investigate the role of Gfi136N in AML development, we generated mice expressing either the wildtype form of human Gfi1 (Gfi136S) or Gfi136N. We mated these mice with mice expressing the Nup98HoxD13 transgene. Mice expressing Nup98HoxD13 develop a MDS like disease and about 20-30% progress to AML. Mice with Nup98HoxD13 and Gfi136N alleles (n=10) developed AML with a higher incidence (60% compared to 20%) and shorter latency (200 days compared to 340 days) than mice with Nup98HoxD13 and Gfi136S alleles. (n=8, p=0.05) To confirm our finding, we used additional murine AML models resembling human AML cells. MLL-AF9 and AML1-ETO9a are recurrent so called oncofusionproteins, which are charateristic for different human AML subtypes. By retroviral transduction of murine Lineage negative (Lin neg) cells, murine leukemia resembling human AML can be generated. We transduced Lin neg cells from Gfi136S and Gfi136N mice with retroviruses expressing the onocfusionporteins MLL-AF9 or AML1-ETO9a. After seeding in semi-solid medium, transduced Gfi136N cells generated more colonies with a higher cell number than transduced Gfi136S cells (2-4 fold more cells or colonies, depending on the oncofusionprotein, p=0.05). In summary, our data suggest that Gfi136N is a novel predictive marker for AML development among MDS patients which can be recapitulated in mice. To investigate the reason behind this observation, we analyzed lineage negative ckit pos blood cells from Gfi136N or Gfi136S homozygous mice. Genome-wide analysis of histone modification showed that mice expressing the 36N variant display globally higher levels of diMeH3K4 and AcH3K9 activation marks with a significant positive correlation between them. We analyzed the genes, which had a higher level of activation marks in Gfi136N cells compared to Gfi136S. We found that pathways involved in cytokine signaling, hematopoietic lineage development and AML genesis were overrepresented among these genes. Thus we show that Gfi136N might play a crucial role in AML development of MDS patients by inducing epigenetic changes, which promote AML development. Disclosures: Germing: Celgene: Honoraria, Research Funding; Jansen-Cilag: Honoraria; Novartis: Research Funding; GSK: Research Funding; Amgen: Research Funding. Platzbecker:Celgene: Honoraria, Research Funding; Novartis: Honoraria, Research Funding.

ABSTRACT GFI1 is a SNAG-domain, DNA binding transcriptional repressor which controls myeloid differentiation, in particular the formation of neutrophils. Here we show that GFI1 interacts with the chromodomain helicase CHD4 and other components of the “Nucleosome remodeling and deacetylase” (NuRD) complex. In granulo-monocytic precursors, GFI1, CHD4 or GFI1/CHD4 complexes occupy sites of open chromatin enriched for histone marks associated with active transcription suggesting that GFI1 recruits the NuRD complex to target genes that are regulated by active or bivalent promoters and active enhancers. Our data also show that GFI1 and GFI1/CHD4 complexes occupy promoters of different sets of genes that are either enriched for IRF1 or SPI-1 consensus sites, respectively. During neutrophil differentiation, overall chromatin closure and depletion of H3K4me2 occurs at different degrees depending on whether GFI1, CHD4 or both are present, indicating that GFI1 affects the chromatin remodeling activity of the NuRD complex. Moreover, GFI1/CHD4 complexes regulate chromatin openness and histone modifications differentially to enable regulation of target genes affecting the signaling pathways of the immune response or nucleosome organization or cellular metabolic processes.