Mutations in NOTCH1 PEST-domain orchestrate CCL19-driven homing of Chronic Lymphocytic Leukemia cells by modulating the tumor suppressor gene DUSP22

Arruga F, Gizdic B, Bologna C, Cignetto S, Buonincontri R, Serra S, Vaisitti T, Gizzi K, Vitale N, Garaffo G, Mereu E, Diop F, Neri F, Incarnato D, Coscia M, Allan J, Piva R, Oliviero S, Furman RR, Rossi D, Gaidano G, Deaglio S.

 

Abstract

Le nuove tecnologie di sequenziamento hanno identificato nuovi geni ricorrentemente mutati nella leucemia linfatica cronica (LLC) che hanno permesso di definire meglio le lesioni alla base di questa malattia geneticamente complessa. Tra queste, le mutazioni a carico del dominio PEST di NOTCH1 sono state riscontrate in circa il 10% dei pazienti alla diagnosi e rappresentano un fattore prognostico negativo associato ad una malattia progressiva e spesso resistente alle terapie. Tuttavia, i meccanismi biologici attraverso i quali NOTCH1 partecipa all’evoluzione della LLC, e i vantaggi che la mutazione conferisce, sono ancora in fase di studio.

In questo lavoro, Francesca Arruga e colleghi, hanno identificato per la prima volta un meccanismo molecolare attraverso cui NOTCH1 opera nella LLC. Usando la tecnologia CRISPR/Cas9, hanno generato una linea cellulare di LLC esprimente diverse varianti di NOTCH1 per studiarne la funzione e l’impatto delle mutazioni. Hanno dimostrato che NOTCH1 favorisce la crescita e la migrazione delle cellule leucemiche  poiché spegne l’espressione dell’oncosoppressore DUSP22, attraverso una fine regolazione del processo di metilazione. Questi effetti sono ulteriormente aumentati nel caso di mutazioni del dominio PEST che hanno come effetto quello di stabilizzare NOTCH1 prolungandone l’attività. Inoltre, in modelli murini trapiantati con le cellule esprimenti le varianti di NOTCH1, gli autori hanno osservato che le cellule mutate si localizzavano preferenzialmente nella milza, a differenza delle altre.

Analizzando un’ampia casistica di campioni di pazienti affetti da LLC recanti mutazioni di NOTCH1, Arruga e colleghi hanno osservato che i campioni mutati in una significativa proporzione del clone leucemico, esprimono DUSP22 a livelli più bassi, rispetto a pazienti mutati solo a livello subclonale, e mostrano una migrazione più attiva verso CCL19, un chemochina che guida le cellule leucemiche verso gli organi linfoidi. Inoltre, monitorando l’espressione delle molecole durante il follow up, hanno dimostrato che i livelli di DUSP22 diminuiscono progressivamente man mano che il clone NOTCH1 mutato si espande.

I risultati di questo lavoro definiscono per la prima volta un meccanismo molecolare NOTCH1-dipendente nella LLC e connettono NOTCH1, DUSP22 e il processo di migrazione mediato da CCL19 in un unico network funzionale. Il significato nella malattia è che le mutazioni di NOTCH1 potrebbero contribuire ad una prognosi più sfavorevole perché promuovono la capacità delle cellule leucemiche di raggiungere gli organi linfoidi, che sono ricchi di stimoli protettivi e favorevoli per la LLC.

 

 

Modello del meccanismo molecolare attraverso cui agisce NOTCH1 sia nella forma wild-type (WT) sia mutata. NOTCH1 attivato (NICD) si lega al fattore trascrizionale RBPjk per formare un complesso trascrizionalmente attivo. In assenza di NICD, RBPjk è inibito dalle iston-deacetilasi (HDAC1). L’HDAC1 rimossa da NICD si lega e stabilizza l’enzima DNA metiltransferasi (DNMT3A), favorendone l’attività e di conseguenza la metilazione del promotore di DUSP22.

La perdita di DUSP22, a sua volta, comporta un aumento dell’attività di STAT3 e dell’espressione del recettore di CCL19 (CCR7). L’effetto finale è un’aumentata e più efficiente migrazione in risposta a CCL19