Proteinhomöostase bei dilatativer Kardiomyopathie - die Funktion von BAG3 für die Regulation des HSP70 Systems

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Janine Kirstein; Professorin Dr. Sabine Klaassen; Dr. Jirko Kühnisch
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 402866991

Die Untersuchung von genetisch bedingten Formen der Kardiomyopathie ist ein erfolgversprechender Ansatz um die zu Grunde liegende Krankheitsmechanismen und damit auch neuartige therapeutische Ansätze für Myokarderkrankungen zu etablieren. Ein mögliches molekulares Ziel für derartige Therapien ist das Protein Bcl-2-associated athanogene 3 (BAG3), welches in Fällen von primärer dilatativer Kardiomyopathie (DCM) mutiert ist. In der Zelle fungiert BAG3 als Nukleotidaustauschfaktor (NEF) für HSP70 Hitzeschockproteine, welche die Proteinfaltung und den Proteinabbau regulieren.Mit diesem Projekt zielen wir darauf ab, den molekularen Mechanismus zu verstehen wie Mutationen in der BAG Domäne von BAG3 die biochemische Funktion von HSPA8 (dem konstitutiven HSP70) modulieren, die Proteinhomöostase in Kardiomyozyten stören und letztendlich zu DCM führen. Wir vermuten, dass DCM missense Mutationen der BAG Domäne von BAG3 sehr spezifisch die NEF Funktion von BAG3 beeinflussen. Daher werden wir die biochemische Chaperonaktivität des BAG3/HSPA8 Komplexes analysieren. Zur zellulären Untersuchung werden wir eine neue BAG3 missense Mutation, die in einer großen DCM Familie gefunden wurde, in induced pluripotent stem cells (iPSC) modellieren. Kardiomyozyten, die wir aus diesen iPSC differenzieren, werden anschließend auf toxische Proteinaggregation, veränderte Proteostasis, Autophagie und Proteasomeaktivität untersucht. Da das molekulare Netzwerk von HSPA8 assoziierten Co-Chaperonen in Kardiomyozyten kaum verstanden ist, werden wir unsere gewonnen Proteinexpressionsdaten nutzen, um die stöchiometrische Zusammensetzung und die Aktivität des herzspezifischen HSPA8 Komplexes zu charakterisieren. In der DCM Familie beobachten wir eine erhebliche klinische Variabilität. Daher werden wir RNAseq und Proteinexpressionsdaten, die wir aus iPSCs von Patienten und Kontrollindividuen erheben, zur Identifizierung von kardioprotektiven Faktoren nutzen. Um den pathophysiologischen Einfluss der BAG3 Mutation zu charakterisieren, werden wir ein transgenes Zebrafischmodell generieren und dahingehend untersuchen. Die Untersuchung von spezifischen BAG3 missense Mutationen wird zu einem besseren Verständnis der molekularen Mechanismen, wie BAG3 die Proteinhomöostase in postmitotischen Kardiomyozyten verändert und DCM induziert, führen. Langfristig möchten wir unsere molekularen Erkenntnisse und die entwickelten technischen Möglichkeiten in therapeutische Ansätze für DCM umsetzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen