Transkriptionelle Kontrolle der endothelialen "tip-cell" Funktion durch Neuronal helix-loop-helix PAS (Per-ARNT-Sim) 4 -NPAS4-

• Antragsteller: Professor Dr. Martin Moser
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243746206

Die Aussprossung von Blutgefäßen verläuft bei zahlreichen Erkrankungen wie zum Beispiel koronarer Herzerkrankung, peripherer arterieller Verschlusskrankheit aber auch diabetischer Retinopathie oder Tumorerkrankungen nicht bedarfsgerecht. Sowohl mangelnde als auch überschießende Blutgefäßbildung können je nach zugrunde liegender Erkrankung prognostische Bedeutung für den Patienten haben. Der Prozess der Gefäßaussprossung wird entscheidend von Endothelzellen insbesondere von endothelialen "tip-cells" gesteuert. Dabei handelt es sich um Endothelzellen, welche die Ausbildung eines neuen Sprosses initiieren, die Richtung und Geschwindigkeit des Perfusionsbedarfes steuern und schließlich mit benachbarten tip-cells fusionieren. Ein umfassendes Verständnis der tip-cell Funktion ist entscheidend für die therapeutische Kontrolle der Blutgefäßaussprossung. Bisher ist bekannt, dass die Aussprossung von Blutgefäßen mechanistisch anderen biologischen Systemen beispielsweise der neuronalen Axonaussprossung oder der Entwicklung von Bronchialtuben ähnelt. Diese Erkenntnis nutzend stellten wir die Hypothese auf, dass ein Fehlen des neuen Transkriptionsfaktors Neuronal PAS4 (NPAS4) für die Funktion endothelialer tip-cells von zentraler Bedeutung ist. In Drosophila melanogaster ist das NPAS4 homolog dysfusion in bronchialen fusion cells exprimiert und sein Fehlen führt zur Beeinträchtigung der Aussprossung und fehlender Fusion von Bronchialtuben. Unsere Hypothese wird unterstützt durch unsere vorläufigen Daten, die zeigen, dass NPAS4 in Endothelzellen auf niedrigem Niveau exprimiert wird. Funktionell führte die Hemmung der NPAS4 Expression zur Abnahme der Endothelzellaussprossung in vitro, wohingegen die Überexpression von NPAS4 zu einer überschießenden Endothelaussprossung führte. Entsprechend der hochgradigen Konservierung von NPAS4 zwischen den Spezies, konnten wir das Zebrafischmodell einsetzen um diese Daten in vivo zu bestätigen. Im hier beantragten Projekt verfolgen wir folgende Ziele: 1) Wir werden die Expression und Regulation von NPAS4 unter physiologischen und pathologischen Bedingungen untersuchen. 2) Die Funktion von NPAS4 bei der vaskulären Aussprossung und Fusion und soll im Detail charakterisiert werden. 3) Wir werden NPAS4 mechanistisch in bereits bekannte Signalwege der tip-cell Funktion einordnen und Zielproteine dieses Transkriptionsfaktors identifizieren. NPAS4 ist Teil einer Familie von Transkriptionsfaktoren (HLH-PAS), die an der Detektion und Verarbeitung extrazellulärer Reize wie zum Beispiel (HIF1a) oder von Toxinen (Ahr) beteiligt ist. Unsere vorläufigen Daten legen nahe, dass die NPAS4 Expression auf Änderungen der extrazellulären K+-Konzentration hochsensibel ist. NPAS4 könnte somit ischämische Signale in funktionelle Antworten im Sinne der Angiogenese umliegender Gefäße vermitteln und wäre somit als neues Ziel therapeutischer Strategien von großer Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen