Analyse der molekularen und genetischen Regulation der Knochenstruktur durch Arginin Methylierung.

• Antragstellerin: Dr. Virginia Piombo
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241860841

Osteoporose ist eine der häufigsten systemischen Knochenerkrankungen und ist charakterisiert durch eine Abnahme der Knochendichte durch den übermäßig raschen Abbau von Knochensubstanz und Struktur. Das Verständnis der pathogenen Mechanismen die zum Verlust von Knochensubstanz führen ist von höchster Wichtigkeit für die Entwicklung neuer effizienter Medikamente gegen Osteoporose. Neuere Studien haben gezeigt, dass posttranslationale Modifikationen intrazellulärer Proteine eine wichtige Rolle bei Funktion von Osteoblasten spielen. Eine dieser Modifikationen ist der Transfer von ein bis zwei Methylgruppen an Arginin-Reste von Proteinen, welcher durch Enzyme der Familie der Protein Arginin Methyltransferasen (PRMT) katalysiert wird. Arginin Methylierung (AM) spielt eine bedeutende Rolle bei verschiedenen zellulären Prozessen wie z.B. RNA Prozessierung, transkriptionelle Regulation, Signaltransduktion und bei Differenzierungsvorgängen. Die funktionelle Bedeutung der AM bei der Regulation der Knochenhomöostase und Osteoporose ist bis heute noch nicht ausreichend verstanden. Meine Hypothese ist, dass AM wichtige intrazelluläre Signalwege in Osteoblasten reguliert und damit den pathophysiologischen Knochenzustand beeinflusst. Verschiedene experimentelle Befundene stützen diese Hypothese: 1) Osteoblasten und Knochen exprimieren Prmt Gene; 2) Die Expression von Prmts ist während der Proliferation und Differenzierung von Osteoblasten verändert. Dieses Projekt wird diese ersten Ergebnisse weiter untersuchen: Ziel1: Analyse der Expression und Regulierung von Prmt Genen in Skelettzellen in vitro und in vivo. Ziel 2: Untersuchung der Rolle von PRMT1 bei der Regulation der Knochenhomöostase mit der Hilfe von Mausmodellen. Ziel 3: Die Wirkung von physiologischen regulatorischen Proteinen auf PRMT1 Aktivität in Skelettzellen in vitro und in vivo herauszufinden. Um diese Ziele zu erreichen, werden wir biochemische, pharmakologische und genetische Methoden, sowie Tiermodelle verwenden. In Dr. Yadavs Laboratorien befinden sich bereits konditionelle (für spezifische Zelltypen) knock out (KO) Mäuse für Prmt1. Wir werden Prmt1 konditional in Osteoblasten ausschalten (Col1a1-Cre) um die Rolle der AM bei der Regulation der Knochenhomöostase zu verstehen. Mutanten und Wildtyp (WT) Wurfgeschwister werden analysiert im Hinblick auf Skeletogenese: Dazu werden Whole Mount Skelett-Präparationen angefertigt und die Expression von verschiedenen Knochenmarkern durch in situ Hybridisierung (Col1a1, Ocn, Osx, etc.) untersucht. Wir werden 4, 12 und 24 Wochen alte WT und mutante Mäuse analysieren und Veränderungen des trabekulären und kortikalen Knochens, mittels microCT, histologischer und histomorphometrischer Methoden untersuchen. Zudem werden wir den Effekt einer pharmakologischen Modulation der AM auf die Knochendichte nach Ovariektomie induziert Osteoporose untersuchen, um Rückschlüsse auf eine mögliche therapeutische Bedeutung ziehen zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Dr. Vijay Yadav, Ph.D.