Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

ERCC6L2 Characterization and Investigation of Function

Show full item record

Title: ERCC6L2 Characterization and Investigation of Function
Author(s): Kaaja, Ilse
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Medicine
Degree program: Master's Programme in Translational Medicine
Specialisation: Cross-disciplinary translational medicine
Language: English
Acceptance year: 2020
Abstract:
Luuytimen vajaatoiminta aiheuttaa heikentyneen verisolujen tuotannon luuytimessä johtaen perifeerisen veren sytopenioihin eli solujen vähäisyyteen. Perinnöllinen luuytimen vajaatoiminta kehittyy usein seurauksena ituratamutaatioista DNA:n korjausta, telomeerien ylläpitoa tai ribosomien tuotantoa ohjaavissa geeneissä. Perinnöllinen luuytimen vajaatoiminta lisää riskiä sairastua pahanlaatuiseen veritautiin jopa 20-40%. ERCC6L2 -geenissä bialleelisten ituratamutaatioiden on vastikään todettu aiheuttavan perinnöllistä luuytimen vajaatoimintaa sekä altistavan somaattisten TP53 mutaatioiden kertymiselle luuytimessä johtaen akuutin myelooisen leukemian erityisen huonoennusteiseen alatyyppiin (AML M6). ERCC6L2 on DNA:n korjausproteiini, jonka on ehdotettu osallistuvan myös mitokondrioiden toimintaan. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ERCC6L2 proteiiniekspressiota sekä vaikutuksia solumetaboliaan ERCC6L2-mutaatioiden aiheuttamassa luuytimen vajaatoiminnassa. Potilassolujen metabolista profiilia tarkasteltiin Seahorse XFe96 Analyzer -laitteella mittaamalla hapen kulutusta (OCR), sekä solun ulkoista happamoitumista (ECAR). Fibroblastien OCR- ja ECAR -arvjoja seurattiin useassa aikapisteessä normaaliglukoosikonsentraatioissa (10mM) sekä alhaisessa glukoosikonsentraatioissa (1mM). ERCC6L2:n proteiiniekspressiota tutkittiin Western blot- ja immunofluoresenssimäärityksillä fibroblasti- sekä perifeerisen veren yksitumallisissa soluissa. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat eroja mitokondrioiden metaboliassa potilassolujen ja kontrollien välillä. Normaaliglukoosikonsentraatiossa potilassolujen hapenkulutus perustasolla, soluhengitys, mitokondrioiden reservikapasiteetti sekä maksimaalinen soluhengityksen kapasiteetti ovat korkeammat verrattuna kontrolleihin. Päinvastaisesti matalassa glukoosikonsentraatiossa potilassolujen hapenkulutus perustasolla, soluhengitys, mitokondrioiden reservikapasiteetti sekä maksimaalinen soluhengityksen kapasiteetti ovat madaltuneet verrattuna kontrolleihin. Tulokset viittaavat heikentyneeseen substraattien hyödyntämiseen soluhengityksessä tai mahdolliseen mitokondrioiden toimintahäiriöön. Immunofluoresenssimäärityksen perusteella ERCC6L2 ilmentyy potilassoluissa, mikä tukee RNA-sekvensoinnissa havaittuja lyhentyneitä RNA- molekyylejä. Perinnöllisen luuytimen vajaatoiminnan hoidon kehittämisen kannalta on jatkossa erityisen tärkeää tutkia mitokondrioiden roolia taudin etenemisessä.
Bone marrow failure (BMF) is a condition where the bone marrow fails to produce enough functional blood cells leading to peripheral blood cytopenias. Inherited BMF is often a consequence of germline mutations in DNA repair pathway, telomere maintenance, or ribosome biogenesis -related genes and results in up to 20-40% risk of developing a hematological malignancy. Recently, biallelic germline mutations in the gene ERCC6L2 have been identified to cause inherited BMF leading to the accumulation of somatic TP53 mutations and acute myeloid leukemia (AML M6) with dire prognosis. ERCC6L2 is a DNA repair protein that has also been indicated in mitochondrial function. The aim of this thesis was to study the ERCC6L2 protein expression and cellular metabolism in ERCC6L2-derived BMF. The metabolic profile in ERCC6L2-derived BMF was studied in patient-derived fibroblasts using a Seahorse XFe96 Analyzer. The oxygen consumption rate (OCR) and extracellular acidification rate (ECAR) were measured at multiple time steps when cells were in standard cell culture (10mM) glucose concentration or low (1mM) glucose concentration. The protein expression was studied in fibroblasts and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) with immunofluorescence assay and Western blotting. The results of this thesis demonstrate a differential metabolic profile in the patient-derived cells. In normal glucose, they thrive exhibiting a higher basal OCR, ATP-related respiration, mitochondrial reserve capacity, and maximal respiratory capacity compared to the control. Contrarily, in low glucose the patient-derived cells struggle and show a lower basal OCR, ATP-related respiration, reserve capacity, and maximal respiratory capacity than the control implying decreased substrate availability in the mitochondrial respiratory chain or mitochondrial dysfunction. Immunofluorescence assay suggests that ERCC6L2 is expressed in the patient-derived cells supporting truncating mutations observed in RNA sequencing. In order to improve the treatment and clinical outcomes in inherited BMF, understanding the role of altered mitochondrial metabolism in ERCC6L2-derived BMF and its progression to AML M6 calls for further studies.
Keyword(s): ERCC6L2 Bone marrow failure Mitochondrial metabolism Metabolic rate assay


Files in this item

Files Size Format View
Kaaja_Ilse_thesis_2020.pdf 4.522Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record