Spektrales konfokales Laserscanning-Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Funktion der Xin-Repeat Proteine: Die Xin-Repeat-Proteine Xin und Xirp2 sind Muskelproteine, die an Actin und eine Reihe weiterer Proteine binden können. Beide Proteine sind also Multiadapterproteine, denen eine wichtige Rolle beim Umbau des Aktin-Zytoskeletts im Verlauf der Differenzierung von Muskelzellen zukommt. Wir untersuchten die Xin-Repeat Proteine im Säugersystem und im Zebrafisch. In Xin-Knockout Mäusen konnten wir zeigen, dass Struktur und Verteilung der Glanzstreifen verändert sind, was sich auch in Veränderungen im EKG niederschlägt. Im Zebrafisch ließ sich die entwicklungsabhängige Relokalisation der Xin-Repeat Proteine darstellen, und in Laser-Schädigungsexperimenten ergaben sich klare Hinweise auf eine Rolle bei Reparaturprozessen. Für zwei der Protein-Interaktionen von Xin konnten wir mit Hilfe der "Bimolecular Fluorescence Complementation" (BiFC) die subzelluläre Lokalisation der Interaktionen nachweisen. Funktion und Dynamik der Proteine der Podin-Familie: Alle drei Mitglieder der Podin-Proteinfamilie (Synaptopodin, Myopodin, Tritopodin/CHAPS) sind in der myofibrillären Z-Scheibe lokalisiert, und Myopodin kann entwicklungs- und stressabhängig in den Kern translozieren. Neben der Charakterisierung mehrerer Protein-Interaktionen untersuchen wir mittels "Fluorescence Recovery After Photobleaching" (FRAP) die Dynamik der Podine. Es zeigte sich, dass der Anteil der mobilen Fraktion und die Recovery-Raten in Kardiomyozyten denen von α-Actinin ähneln, und dass bestimmte Myopodin-Isoformen präferentiell in den Kern translozieren. In Skelettmuskelzellen ist die Dynamik deutlich niedriger als in den Kardiomyozyten. Molekulare Pathogenese myofibrillärer Myopathien: Myofibrilläre Myopathien (MFM) sind progressiv verlaufende, erbliche Muskelerkrankungen, die auf histopathologischer Ebene durch Proteinaggregation gekennzeichnet sind. Für die auf Mutationen im Filamin C-kodierenden Gen zurückgehende MFM konnten wir in umfangreichen histologischen Studien die Effekte auf das Ubiquitin-Proteasom-System und den Autophagie-Pathway darstellen. Desweiteren führten wir umfangreiche Transfektionsstudien an kultivierten Myoblastenkulturen durch, an denen wir künftig die Wirkung verschiedener Substanzen und Interventionen auf die Aggregatbildung in der Zelle untersuchen wollen. Signalwege, die die Dynamik von Filamin C regulieren: Filamin C ist ein großes Actin-bindendes Protein, das im quergestreiften Muskel an der myofibrillären Z-Scheibe und an den Verankerungsstrukturen (myotendinose Übergangszonen, Costamere, Glanzstreifen) lokalisiert ist. Bei den unterschiedlichsten Muskelerkrankungen zeigte sich immer wieder, dass das Filamin dramatisch umverteilt ist und hauptsächlich im Bereich von Läsionen zu finden ist. Diesen Befund konnten wir zuletzt in Proteomanalysen von Proteinaggregaten unterschiedlicher Genese erhärten. Wir wollen nun verstehen, wie dynamisch Filamin C in unterschiedlichen Kompartimenten von Muskelzellen ist, und welche Signalwege diese Dynamik regulieren. Die Transfektion von Kardiomyozyten mit Filamin C-EGFP Fusionsprotein-kodierenden cDNAs ermöglicht uns FRAP- Analysen. Diese Versuche zeigten, dass Filamin C das dynamischste bisher untersuchte myofibrilläre Protein ist, mit hohen Austauschraten und einer großen mobilen Fraktion. Der PKB/Akt und der PKC Signalweg beeinflussen die Verteilung und die Dynamik des Proteins.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Chaperone-assisted degradation is essential for muscle maintenance. Curr. Biol. 20 (2010), 143-148
Arndt, V., N. Dick, R. Tawo, D. Wenzel, D. O. Fürst, R. Saint, B. K. Fleischmann, M. Hoch und J. Höhfeld
- The sarcomeric Z-disc component myopodin is a multiadapter protein that interacts with filamin and α-actinin. Eur. J. Cell Biol. 89 (2010), 681-692
Linnemann, A., P. F. M. van der Ven, P. Vakeel, B. Albinus, D. Simonis, G. Bendas, J. A. Schenk, B. Micheel, R. A. Kley und D. O. Fürst
- Human vitamin K 2,3-epoxide reductase complex subunit 1-like 1 (VKORC1L1) mediates vitamin K-dependent intracellular antioxidant function. J. Biol. Chem. 286 (2011), 15085-15094
Westhofen, P., M. Watzka, M. Marinova, M. Hass, G. Kirfel, J. Muller, C.G. Bevans, C.R. Muller, and J. Oldenburg
