Die Rolle von GAS2L3 in der Proliferation und Zytokinese von Kardiomyozyten in vitro und in vivo

• Antragsteller: Professor Dr. Stefan Gaubatz
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 288877080

Das menschliche Herz hat nur eine sehr eingeschränkte Möglichkeit zur Regeneration. Ein Hauptgrund dafür ist die fehlende Fähigkeit adulter differenzierter Kardiomyozyten in den Zellzyklus einzutreten und die Zytokinese zu durchlaufen. Ein besseres Verständnis der Mechanismen der Zellzyklusregulation und Zytokinese von Kardiomyozyten ist notwendig, um neue Therapie für Herzerkrankungen zu entwickeln.Wir haben vor kurzem GAS2L3, ein Zielgen des DREAM/B-MYB Komplexes, als neues Zytokinese-Protein identifiziert. GAS2L3 ist ein Zytolinker, der sowohl mit dem Mikrotubuli-Netzwerk als auch mit Aktinfilamenten interagieren kann. Um die in vivo-Funktion von GAS2L3 untersuchen, haben wir eine Knockout-Maus-Modell erstellt. Dabei zeigte sich, dass Gas2l3 k.o. Mäuse postnatal an dilatativer Kardiomyopathie sterben. Weitere Untersuchungen ergaben eine Funktion von GAS2L3 in der Zytokinese von Kardiomyozyten in der kritischen postnatalen Phase in der Kardiomyozyten die Proliferation einstellen und binukleär werden. Aufbauend auf diesen Ergebnissen soll in diesem Antrag die Rolle von GAS2L3 in der Zellzyklusregulation von Kardiomyozyten genauer untersucht werden. Dazu werden wir sowohl konditionelle als auch nicht-konditionelle Mausmodelle verwenden. Im ersten Teil des Antrags werden wir die Rolle von GAS2L3 in der Proliferation und Zytokinese von Kardiomyozyten mit immunhistochemischen Methoden untersuchen. Außerdem werden wir time-lapse videomikroskopische Untersuchungen mit konditionellen Kardiomyozyten durchführen. Dazu werden fluoreszierende Fusionsproteine in Kardiomyozyten exprimiert, die Zellteilung und Zytokinese sichtbar machen. Im zweiten Teil des Antrags werden wir die Hypothese überprüfen, dass GAS2L3 während der Proliferation von Kardiomyozyten die Zytokinese mit dem Abbau des kontraktilen Apparates koordiniert. Um dies zu testen werden wir die Interaktion von GAS2L3 mit Proteinen der Z-Scheibe und Zytokinese untersuchen und die funktionelle Bedeutung dieser Interaktionen testen. Außerdem werden wir die Sarkomerstruktur und den Abbau von Myofibrillen während der Proliferation von Gas2l3 k.o. Kardiomyozyten untersuchen. Im letzten Teil des Antrags werden wir untersuchen, ob DREAM für die koordinierte Expression von Zytokinese-Genen während der Herzmuskelentwicklung verantwortlich ist. Um die Rolle von DREAM zu testen, werden wir Mauslinien mit herzspezifischer Deletion von DREAM-Untereinheiten herstellen. Um direkte Zielgene von DREAM in Kardiomyozyten zu identifizieren werden wir RT-qPCR, RNA-Seq und ChIP-Seq Experimente durchführen. Außerdem werden wir untersuchen, ob eine Wechselwirkung zwischen dem Hippo-Signalweg und DREAM in der Regulation der Genexpression in Herzmuskelzellen vorliegt.Insgesamt können unsere Untersuchungen zu einem besseren Verständnis der Zellzyklusregulation und Zytokinese von Kardiomyozyten beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen