Disrupting tRNA modifications to target mitochondrial vulnerabilities in drug-resistant leukemia cells

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Cornelius Pauli - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Michael Kienhöfer - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Maximilian Felix Blank - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Oguzhan Begik - , CRG - Centre for Genomic Regulation (Autor:in)
  • Christian Rohde - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Sarah Miriam Naomi Zimmermann - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Laura Werner - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Daniel Heid - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Fu Xu - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Katharina Weidenauer - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Sylvain Delaunay - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Nadja Krall - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Katrin Trunk - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Duoduo Zhao - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Fengbiao Zhou - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Laia Llovera - , CRG - Centre for Genomic Regulation (Autor:in)
  • Alexane Ollivier - , CRG - Centre for Genomic Regulation (Autor:in)
  • Anke Heit-Mondrzyk - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Uwe Platzbecker - , Universitätsklinikum Leipzig (Autor:in)
  • Claudia Baldus - , Universitätsklinikum Schleswig-Holstein Campus Kiel (Autor:in)
  • Hubert Serve - , Universitätsklinikum Frankfurt (Autor:in)
  • Martin Bornhäuser - , Medizinische Klinik und Poliklinik I, Universitätsklinikum Carl Gustav Carus Dresden (Autor:in)
  • Cathrine Broberg Vågbø - , Norwegian University of Science and Technology (Autor:in)
  • Salvador Aznar Benitah - , Institute for Research in Biomedicine, ICREA - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (Autor:in)
  • Jeroen Krijgsveld - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Eva Maria Novoa - , CRG - Centre for Genomic Regulation, ICREA - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats, Universitat Pompeu Fabra (Autor:in)
  • Carsten Müller-Tidow - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Michaela Frye - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)

Abstract

Dysregulated RNA modifications contribute to cancer progression and therapy resistance, yet the underlying mechanism often remains unknown. Here, we perform CRISPR-based synthetic lethality screens to systematically explore the role of RNA modifications in mediating resistance to antileukemic drugs. We identify the tRNA methyltransferase 5 (TRMT5)-mediated formation of N1-methylguanosine (m1G) in the transfer RNA (tRNA) anticodon loop as essential for mediating drug tolerance to cytarabine and venetoclax (Ven) in acute myeloid leukemia (AML). TRMT5 methylates nearly all mitochondrial and nuclear tRNAs with a guanosine at position 37, but its role in promoting drug tolerance specifically depends on its mitochondrial function. TRMT5 is essential for the dynamic upregulation of mitochondrial messenger RNA translation and oxidative phosphorylation, which are critical for sustaining drug tolerance in leukemia cells. This mitochondrial dependency correlates with therapy outcomes in patients with leukemia: lower expression of electron transport chain genes is linked to poorer outcomes in a cohort of nearly 100 patients with AML undergoing first induction therapy. Finally, we demonstrate that targeted depletion of the TRMT5 protein using a conditional degron, in conjunction with cytarabine and Ven treatment, synergistically induces cell death in drug-tolerant AML cells. Thus, our study reveals TRMT5 as a promising drug target for therapy-resistant leukemia.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)2443-2456
Seitenumfang14
FachzeitschriftBlood
Jahrgang146
Ausgabenummer20
PublikationsstatusVeröffentlicht - 13 Nov. 2025
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

Scopus 105018949917

Schlagworte

Schlagwörter

  • Humans, Drug Resistance, Neoplasm/genetics, Mitochondria/metabolism, Leukemia, Myeloid, Acute/drug therapy, RNA, Transfer/genetics, tRNA Methyltransferases/genetics, Cytarabine/pharmacology, Cell Line, Tumor, Sulfonamides/pharmacology, RNA Processing, Post-Transcriptional, Antineoplastic Agents/pharmacology, Bridged Bicyclo Compounds, Heterocyclic