The role of MED12 in tumorigenesis

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2644-3
Title: The role of MED12 in tumorigenesis
Author: Kämpjärvi, Kati
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine, Haartman Institute, Department of Medical and Clinical Genetics
Research Programs Unit, Genome-Scale Biology research program
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2016-11-18
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2644-3
http://hdl.handle.net/10138/168328
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Mediator complex subunit 12 (MED12) is a component of the conserved Mediator complex and an important player in the regulation of general and gene specific transcription. Somatic MED12 mutations were associated with human tumorigenesis for the first time when exome sequencing of uterine leiomyomas identified highly specific mutations affecting exon 2 in as many as 70% of the tumors. Uterine leiomyomas are benign smooth muscle tumors estimated to affect up to 77% of reproductive-age women. Most of the tumors are sporadic, but uterine leiomyomas are also a feature of hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer syndrome (HLRCC), where biallelic inactivation of fumarate hydratase (FH) is driving the tumorigenesis. The overall aim of this thesis project was to take forward the finding of MED12 as a novel driver gene in myomagenesis and to analyze its role in other tumor types. Comprehensive MED12 exon 2 mutation screening in various tumor types identified mutations recurrently in uterine leiomyosarcoma and rarely in colorectal cancer. Findings demonstrate that these specific mutations are not restricted to benign tumors and suggest a possibility of some leiomyosarcomas to develop via benign leiomyoma precursor. Mutation analysis of MED12 exon 1 from tumor types where mutations in exon 2 have previously been reported revealed small in-frame deletions only in conventional uterine leiomyomas. Mutations in exon 1 led to similar global expression profile and mechanistic effects as previously observed with exon 2 mutations further emphasizing the role of MED12 in leiomyomagenesis. Assessment of the FH status and MED12 exon 1/2 mutation screening confirmed that biallelic FH inactivation and MED12 mutations are mutually exclusive both within HLRCC syndrome-associated and sporadic uterine leiomyomas. These results and the gene expression profiling of the tumors show that there are at least two distinct molecular mechanisms behind the development of uterine leiomyomas in HLRCC patients: biallelic FH inactivation and somatic MED12 mutations. A systematic database search identified few MED12 mutations affecting the leiomyoma-linked mutation hotspots in chronic lymphocytic leukemia (CLL), the most common form of leukemia in adults. Mutation screening of more than 700 samples revealed CLL as the first extrauterine cancer where specific MED12 exon 1 and 2 mutations have been observed at significant frequency. Furthermore, MED12 mutations associated with unmutated status of immunoglobulin heavy chain variable genes and elevated expression of 70 kD zeta-associated protein; well-characterized markers of poor prognosis in CLL. Functional analysis of the unusual MED12 exon 1 nonsense mutation identified in a patient with T cell acute lymphoblastic leukemia showed that mutant messenger ribonucleic acid escapes nonsense mediated decay and produces an N-terminally truncated protein. Mutation prevented protein s nuclear localization and prohibited its interactions with other Mediator complex components, which led to an identification of a nuclear localization signal occurring at the highly conserved N-terminal region of MED12. The results of this study further strengthen the role of MED12 in the pathogenesis of uterine leiomyomas. These findings demonstrate that MED12 mutations are not restricted to benign hormone-dependent solid tumors, but can be found also in malignant tumors and in hematological diseases. Our results also provide new knowledge about the structure and normal functions of the MED12 protein.MED12 (mediator complex subunit 12) -geenin koodaama proteiini on osa laajaa Mediaattori-kompleksia ja toimii solujen proteiinituotannon säätelijänä sekä yleisellä että geenikohtaisella tasolla. MED12-geenin mutaatiot yhdistettiin kasvainten muodostumiseen ensikertaa, kun somaattisia, geenin toiseen eksoniin sijoittuvia mutaatioita havaittiin jopa 70 %:ssa kohdun hyvänlaatuisista sileälihaskasvaimista, leiomyoomista. Kohdun leiomyoomat ovat hyvin yleisiä kasvaimia; niitä on arvioitu esiintyvän jopa 77 %:lla naisista 50 ikävuoteen mennessä. Tämän väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli tarkastella MED12-geenin roolia kohdun leiomyoomien ja useiden muiden kasvaintyyppien kehityksen taustalla. MED12-geenin mutaatioiden ja niiden aiheuttamien molekyylitason muutosten tarkempi tuntemus eri kasvaintyypeissä voi parantaa diagnosointia ja molekyyligeneettistä luokittelua sekä edesauttaa yksilöityjen hoitomuotojen kehittämistä. Tutkimuksessa saavutettujen tulosten perusteella MED12-geenin toisen eksonin mutaatiot eivät rajoitu vain hyvänlaatuisiin kasvaimiin, vaan niitä esiintyy myös kohdun sileälihaskudoksen syövissä, leiomyosarkoomissa. Havainto tukee aiemmin esitettyä hypoteesia joidenkin leiomyoomien mahdollisesta pahanlaatuistumisesta. Lisäksi osoitimme leiomyoomissa esiintyvän mutaatioita myös geenin ensimmäisessä eksonissa ja niiden aikaansaamien molekulaaristen mekanismien olevan yhteneväisiä eksonin 2 mutaatioiden kanssa. Havainto viittaa rajatun toiminnallisen alueen sijoittumiseen proteiinin alkuosaan ja korostaa entisestään MED12-geenin merkitystä leiomyoomien muodostumisessa. Yleisimmin leiomyoomat ovat sporadisia, mutta pieni osa kasvaimista kehittyy fumaraattihydrataasi (FH) -geenin molempien alleelien inaktivoitumisen seurauksena ja liittyy usein perinnölliseen leiomyomatoosi ja munuaissyöpä -oireyhtymään (hereditary leiomyomatosis and renal cell cancer, HLRCC). Tutkimuksessa osoitimme somaattisten MED12-mutaatioiden sekä FH-geenin inaktivoitumisen olevan toisensa poissulkevia mekanismeja leiomyoomien kehittymisessä. HLRCC-potilaiden leiomyoomien taustalla on yleisimmin FH-geenin inaktivaatio, mutta satunnaisesti heillä esiintyy myös sporadisia, MED12-mutaatiopositiivisia leiomyyomia. Tutkimustulostemme perusteella krooninen lymfaattinen leukemia on ensimmäinen kohdun ulkopuolinen syöpätyyppi, jossa samoja eksonien 1 ja 2 mutaatioita esiintyy merkittävissä määrin. Lisäksi positiivisen MED12-mutaatiostatuksen osoitettiin assosioituvan merkitsevästi huonon tautiennusteen markkereihin. Tutkimalla akuutissa lymfaattisessa leukemiassa havaittua MED12-geenille epätyypillistä nonsense-mutaatiota tunnistimme tumalokalisaatiosignaalin proteiinin N-terminaalisessa päässä, ja osoitimme, että geenin alussa esiintyvästä nonsense-mutaatiosta huolimatta geenistä tuotetaan vaihtoehtoisen translaation aloituskohdan avulla lyhyempää proteiinituotetta. Tämän tutkimuksen tulokset vahvistavat entisestään MED12-geenin roolia kohdun leiomyoomien kehittymisessä ja osoittavat, että samoja mutaatioita esiintyy myös pahanlaatuisissa kasvaimissa ja veritaudeissa. Lisäksi tutkimus tuotti uutta tietoa MED12-proteiinin rakenteesta ja normaalista toiminnasta.
Subject: lääketieteellinen genetiikka
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
THEROLEO.pdf 4.795Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record