Entschlüsselung der molekularen und epigenetischen Rolle von Smyd1 bei der Sarkomererneuerung und Regeneration von Kardiomyozyten

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Just
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417702515

Die Methyltransferase SET- and MYND-domain-containing protein 1b (Smyd1b) wird spezifisch im Herzen und fast-twitch Skelettmuskelzellen des Zebrafisches exprimiert. In diesen Zelltypen ist Smyd1b sowohl im Zellkern lokalisiert, wo es vermutlich die Transkription durch seine SET- und MYND-Domänen reguliert, als auch in der sarkomeren M-Linie, wo es physisch mit Myosin assoziiert. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass Smyd1 einen Komplex mit den Myosin-Chaperonen Hsp90a und Unc45b bildet und somit zur Myofibrillogenese in Kardiomyozyten beiträgt. Zusätzlich zu ihrer physischen Interaktion sind Hsp90a1, Unc45b und Smyd1b Teil eines komplexen Genprogramms, das durch eine fehlerhafte Myosinfaltung und -Assemblierung aktiviert wird (als "Misfolded Myosin Response" (MMR) bezeichnet), was zu ihrer massiven Transkriptionsinduktion führt. In der letzten Förderperiode wurde gezeigt, dass die durch Smyd1b vermittelte Myosin-Methylierung an der Position K35 eine wesentliche Rolle bei der Myosin-Homöostase und dem Assemblierung von Myosin zu funktionellen Sarkomeren in sich entwickelnden Kardiomyozyten spielt. Ob die Funktion von Smyd1b auch für die Myosin-Homöostase und den Aufbau von Sarkomeren während der Herzregeneration, insbesondere bei der De- und Re-Differenzierung proliferierender Kardiomyozyten im adulten Zebrafischherz, entscheidend ist, wurde bisher nicht untersucht. Darüber hinaus ist völlig unbekannt, ob die Rolle von SMYD1 bei der Methylierung von MYOSIN auch in menschlichen Kardiomyozyten konserviert ist. Aufgrund unserer Vordaten über die wichtige Rolle von Smyd1 bei der Methylierung von Myosin, seinem Aufbau und seiner Homöostase während der Herzentwicklung konzentrieren wir uns in diesem Forschungsprojekt auf die Auswirkungen von Smyd1 auf (1) die Myosin-Methylierung, die De-Differenzierung von Kardiomyozyten, den Abbau des Sarkomers und die funktionelle Re-Differenzierung von Kardiomyozyten während der Regeneration des adulten Zebrafischherzens. Zweitens wollen wir (2) unsere Zebrafisch-Smyd1-Erkenntnisse auf das Säugetier-/Humansystem übertragen, indem wir die Rolle von SMYD1 auf die MYOSIN-Methylierung, den Sarkomeraufbau und die Kardiomyozytenfunktion in menschlichen iPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten untersuchen. Das langfristige Ziel dieses Projekts ist es, regenerative Strategien als therapeutische Optionen für akute oder chronische Herzmuskelschäden zu fördern. In diesem Zusammenhang werden In-vitro- und In-vivo-Ansätze angewandt, insbesondere die Verwendung einer neu etablierten CRISPR/Cas9-vermittelten Floxed-Smyd1-Zebrafisch-Linie sowie die AAV-vermittelte SMYD1-Ablation in menschlichen iPSC-abgeleiteten Kardiomyozyten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen