Onkopatológiai génvariánsok- és fúziók klinikai jelentőségének tanulmányozása in silico fehérje modellezés segítségével

A tétel rövid nézete
dc.contributor.advisorMokánszki, Attila
dc.contributor.authorMadarász, Kristóf
dc.contributor.authorvariantMadarász, Kristóf
dc.contributor.departmentKlinikai orvostudományok doktori iskolahu
dc.contributor.submitterdepÁltalános Orvostudományi Kar::Pathológiai Intézet
dc.date.accessioned2025-09-23T11:07:25Z
dc.date.available2025-09-23T11:07:25Z
dc.date.defended2025-10-07
dc.date.issued2025
dc.description.abstractAz értekezés célja az ismeretlen génvariánsok és fúziók vizsgálata volt in silico eszközökkel. Az értekezés első részében a mielodiszpláziás neoplázia (MDS) és akut mieloid leukémia mielodiszpláziával összefüggő (AML-MR) eseteket vizsgáltuk, ahol a TP53 gén mutációi jelenléte rossz prognózissal társul. Második részben a BCOR (BCL-6 korepresszor) átrendeződésekkel járó kiskerek sejtes szarkómát (BRS) vizsgáltuk, ami egy ritka lágyrész daganat, és leggyakrabban a BCOR::CCNB3 fúzió jellemezi. Az értekezés célja az ismeretlen génvariánsok és fúziók vizsgálata in silico eszközökkel. 77 MDS/AML beteg formalin-fixált, paraffinba ágyazott csontvelő-biopszia mintáját vizsgáltuk retrospektív módon újgenerációs szekvenálás (NGS) segítségével és osztályoztuk a WHO 2022-es irányelvei szerint. A detektált 30 TP53 mutáció közül 20 nem volt kategorizálva a jelenlegi nyilvános adatbázisokban, ezért tizenkét patogenitást pontozási rendszert alkalmaztunk, valamint fehérje stabilitási, fehérje-DNS és fehérje-fehérje interakciós vizsgálatokat végeztünk. Kilenc BRS-ből kimutatott BCOR génfúzió (BCOR::CCNB3, BCOR::MAML3, BCOR::CLGN, BCOR::MAML1, ZC3H7B::BCOR, KMT2D::BCOR, CIITA::BCOR, RTL9::BCOR, AHR::BCOR) cDNS és aminosavszekvenciáját állítottunk össze és átfogó in silico elemzést végeztük. Többek között vizsgáltuk domén architektúrájuk, fiziko-kémiai tulajdonságai változását és AlphaFold3 segítségével modelleztünk 3D szerkezetüket, majd PRODIGY algoritmussal segítségével az interakciós partnereik bevonásával kötési affinitást számítottunk, amit molekuláris dinamikai (MD) szimulációkkal is megerősítettünk. A 26 TP53-pozitív esetben (33,8%), 30 egyedi és összesen 41 mutációt detektáltunk. A mutációk gyakorisága az AML-MR csoportban volt a legmagasabb (57,7%), ezt követte az MDS-IB (MDS-megnövekedett blasztaránnyal) (33,3%) és az MDS-LB (MDS-alacsony blasztaránnyal) (17,9%). Statisztikailag szignifikáns különbségeket találtunk az AML/MDS csoportok között a TP53 patogenitás, fehérje stabilitási változások, és túlélés tekintetében, mind a TP53 mutációs státusz és mind pedig a variáns allél frekvencia figyelembevételével. A legtöbb patogén tulajdonságot a legsúlyosabb következményekkel járó AML-MR csoportban találtuk. A BCOR elemzés jelentős eltéréseket tárt fel a BCOR domén architektúrában, ami a BCL6-szabályozott transzkripcionális represszió elvesztését eredményezheti. Illetve az IUPred3 előrejelzés szignifikáns rendezetlenség növekedést mutatott ki a fúziós fehérjék BCOR C-terminális régióiban. Továbbá a fiziko-kémiai tulajdonságok elemzések az izoelektromos pont, stabilitás és hidrofóbicitás csökkenését mutatta ki. Az prediktált fehérje szerkezetek elemzése statisztikailag szignifikáns eltéréseket tárt fel a BCOR-PCGF1 dimerek és a nem-kanonikus Polycomb Represszív Komplex 1.1 variáns tetramer kötési affinitásaiban a vad típusú BCOR-hoz képest. Az in silico módszerek hatékony eszköznek bizonyultak az ismeretlen klinikai jelentőségű variánsok patogenitásának meghatározásában. A molekuláris és in silico fehérje adataink alátámasztják, hogy az MDS-IB átmeneti csoportot képvisel az AML-MR és az MDS-LB betegek között, amely gyakran alakul AML-vá, ezért pre-leukémiás állapotnak tekinthető. Az értekezés az első átfogó összefoglalását és összehasonlító elemzését nyújtja a BRS ismert BCOR fúzióinak, és új in silico megközelítést mutat be a betegség molekuláris alapjainak jobb megértése érdekében. A fúziós fehérjék stabilitására és funkcionalitására gyakorolt jelentős hatás hozzájárul a BCOR génfúziók onkogén mechanizmusához.
dc.description.abstractThe thesis aims to investigate unknown gene variants and fusions using in silico tools. In the first section of the thesis, we conducted an examination of cases of myelodysplastic neoplasia (MDS) and acute myeloid leukemia with myelodysplasia (AML-MR), wherein the presence of TP53 gene mutations has been demonstrated to be associated with a poor prognosis. In the second section, we examined small round cell sarcoma with BCOR (BCL-6 co-repressor) rearrangements (BRS), a rare soft tissue tumor most commonly characterized by the BCOR::CCNB3 fusion. The objective of the thesis was to investigate unknown gene variants and fusions using in silico tools. A retrospective examination of formalin-fixed, paraffin-embedded bone marrow biopsy samples from 77 MDS/AML patients was conducted using next-generation sequencing (NGS), and the samples were classified according to the 2022 World Health Organization (WHO) guidelines. Of the 30 TP53 mutations detected, 20 were not categorized in the current public databases. Therefore, a twelve-point pathogenicity scoring system was applied, and protein stability, protein-DNA, and protein-protein interaction studies were performed. A total of nine unique BCOR gene fusions were identified in the existing literature on BRS (BCOR::CCNB3, BCOR::MAML3, BCOR::CLGN, BCOR::MAML1, ZC3H7B::BCOR, KMT2D::BCOR, CIITA::BCOR, RTL9::BCOR, and AHR::BCOR). A comprehensive in silico analysis was performed on these findings. We examined the domain architecture, the physicochemical properties of the proteins, and modeled their 3D structures using AlphaFold3. The proteins' binding affinities were then calculated using the PRODIGY algorithm, which took their interaction partners into account. This calculation was confirmed through molecular dynamics (MD) simulations. Of the 26 cases positive for TP53 by NGS (33.8%), we detected 30 unique and a total of 41 TP53 mutations. The AML-MR group had the highest mutation frequency (57.7%), followed by the MDS-IB group (MDS with increased blast) (33.3%) and the MDS-LB group (MDS with low blast) (17.9%). Statistically significant differences were identified between the AML/MDS groups with respect to TP53 pathogenicity scores, protein stability changes, and survival, with these differences being taken into account for both TP53 mutation status and variant allele frequency. The AML-MR group exhibited the most pathogenic features and consequently experienced the most severe consequences. BCOR analysis revealed significant differences in BCOR domain architecture, which may result in the loss of BCL6-regulated transcriptional repression. Furthermore, the IUPred3 prediction demonstrated a substantial increase in disorder within the C-terminal regions of fusion proteins. Furthermore, physicochemical property analyses revealed a decrease in isoelectric point, stability, and hydrophobicity. A subsequent analysis of the predicted protein structures revealed statistically significant differences in the binding affinities of BCOR-PCGF1 dimers and non-canonical Polycomb Repressive Complex 1.1 variant tetramers compared to wild-type BCOR. In silico methods have been demonstrated to be a highly effective tool for determining the pathogenicity of variants with unknown clinical significance. The molecular and in silico protein data support the hypothesis that MDS-IB represents a transitional group between AML-MR and MDS-LB patients, which often progresses to AML. Consequently, MDS-IB can be regarded as a pre-leukemic state. This thesis represents a pioneering endeavor in the field, offering a comprehensive summary and comparative analysis of known BCOR fusions in BRS. It employs an innovative in silico approach, a novel method that utilizes computational techniques to elucidate the molecular underpinnings of the disease. The substantial impact on the stability and functionality of fusion proteins plays a pivotal role in the oncogenic mechanism of BCOR gene fusions.
dc.format.extent108 oldal
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/2437/397615
dc.language.isohu
dc.subjectonkopatológia, génvariáns, génfúzió, precíziós onkológia, TP53 mutáció, BCOR génfúzió, mieloid neoplázia, bioinformatika, fehérje modellezés
dc.subjectoncopathology, gene variants, gene fusion, precision oncology, TP53 mutation, BCOR gene fusion, myeloid neoplasia, bioinformatics, protein modeling
dc.subject.disciplineKlinikai orvostudományokhu
dc.subject.sciencefieldOrvostudományokhu
dc.titleOnkopatológiai génvariánsok- és fúziók klinikai jelentőségének tanulmányozása in silico fehérje modellezés segítségével
dc.title.translatedStudying the clinical significance of oncopathological gene variants and fusions using in silico protein modeling
dc.typePhD, doktori értekezéshu
Fájlok
Eredeti köteg (ORIGINAL bundle)
Megjelenítve 1 - 4 (Összesen 4)
Nincs kép
Név:
Madarász_Kristóf_értekezés.pdf
Méret:
5.55 MB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Letöltés
Nincs kép
Név:
Tézisfüzet_Madarász Kristóf_HUN_2025_betétlappal.pdf
Méret:
657.93 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Letöltés
Nincs kép
Név:
Meghívó.pdf
Méret:
123.78 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Letöltés
Nincs kép
Név:
Tézisfüzet_Madarász Kristóf_ENG_2025_betétlappal.pdf
Méret:
677.49 KB
Formátum:
Adobe Portable Document Format
Letöltés
Engedélyek köteg
Megjelenítve 1 - 1 (Összesen 1)
Nincs kép
Név:
license.txt
Méret:
1.93 KB
Formátum:
Item-specific license agreed upon to submission
Leírás:
Letöltés
Gyűjtemények
Klinikai Orvostudományok Doktori Iskola