Funktion Aktin-Monomer-bindender Proteine in Megakaryozyten und Thrombozyten
Kardiologie, Angiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Thrombozyten sind kleine, kernlose Zellen, die vornehmlich im Knochenmark von polyploiden Vorläuferzellen, den Megakaryozyten (MK), gebildet werden und eine Schlüsselrolle bei der Pathogenese von thrombotischen und thrombo-inflammatorischen Erkrankungen, sowie der Aufrechterhaltung der vaskulären Integrität spielen. Umstrukturierungen des Zytoskeletts sind von zentraler Bedeutung für Thrombozytenbildung und -funktion. Während die Rolle von Tubulin in diesen Prozessen relativ gut aufgeklärt ist, sind bei der Funktion des Aktin- Zytoskeletts noch viele Fragen offen. Im Rahmen der Förderung wurden die komplexen Funktionen von Aktin-bindenden Proteinen in diesen Prozessen im Mausmodell untersucht. So konnten wir unter Verwendung von knock-out Mauslinien bereits zeigen, dass Profilin 1 (Pfn1)-Defizienz in MK und Thrombozyten zu Mikrothrombozytopenie und einem Wiskott- Aldrich-Syndrom (WAS)-ähnlichen Phänotyp sowie zur beschleunigten Integrin-Inaktivierung in Thrombozyten führt. Dagegen zeigten Twinfilin 2a (Twf2a)-defiziente Mäuse eine Makrothrombozytopenie, die mit einer Hyperreaktivität und verlängerter Aufrechterhaltung der Integrin-Aktivität in Thrombozyten einherging. In der zweiten Förderperiode wurden zum einen funktionelle Redundanzen von Twf-, Cofilin- und Pfn-Isoformen in der Thrombozytogenese und Thrombozytenfunktion aufgeschlüsselt. Zum anderen konnten wir grundlegend neue Erkenntnisse zur Funktion von Coactosin 1 (Cotl1) und Thymosin β4 (Tmsb4x) und cyclase associated proteins (Cap1, Cap2), in diesen Prozessen erarbeiten. So zeigte sich eine wichtige Funktion von Cotl1 bei der Integration biomechanischer und LT-induzierter Signalwege in Hämostase und Thrombose. Tmsb4x-Defizienz hingegen führte einerseits zu einem milden Thrombozytenbiogenesedefekt, andererseits zu defekter Thrombusbildung, die durch exogenes Tmsb4x weitgehend aufgehoben werden konnte, was auf unterschiedliche Funktionen des zellulären vs. freigesetztem Tmsb4x hindeutet. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass Cap1-Defizienz zu markanten Defekten in der Aktin- und Mikrotubulidynamik führt, was sich einerseits in defekte proplatelet-Bildung aus MK sowie gestörte Thrombusbildung unter Fluss in vitro und in vivo übersetzte. Der Verlust von Cap2 hingegen führte zu einer ausgeprägten Thrombozytenhyperreaktivität, die wir derzeit weiter untersuchen. Somit konnten wir innerhalb der beiden Förderperioden eine weitgehende Aufschlüsselung der Funktionen prominenter Aktin-bindender Proteine in murinen MK und Thrombozyten erzielen, die zu einem verbesserten Verständnis zytoskelettaler Dynamik in der Thrombozytenbiogenese und -funktion beitragen. Teile der erzielten Ergebnisse könnten auch zu einer verbesserten Diagnose und ggf. auch Behandlung funktionaler Thrombozytendefekte beitragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Megakaryocyte-specific Profilin1-deficiency alters microtubule stability and causes a Wiskott–Aldrich syndrome-like platelet defect. Nature Communications, 5(1).
Bender, Markus; Stritt, Simon; Nurden, Paquita; van Eeuwijk, Judith M. M.; Zieger, Barbara; Kentouche, Karim; Schulze, Harald; Morbach, Henner; Stegner, David; Heinze, Katrin G.; Dütting, Sebastian; Gupta, Shuchi; Witke, Walter; Falet, Hervé; Fischer, Alain; Hartwig, John H. & Nieswandt, Bernhard
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Megakaryocyte rupture for acute platelet needs. Journal of Cell Biology, 209(3), 327-328.
Nieswandt, Bernhard & Stritt, Simon
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A gain-of-function variant in DIAPH1 causes dominant macrothrombocytopenia and hearing loss. Blood, 127(23), 2903-2914.
Stritt, Simon; Nurden, Paquita; Turro, Ernest; Greene, Daniel; Jansen, Sjoert B.; Westbury, Sarah K.; Petersen, Romina; Astle, William J.; Marlin, Sandrine; Bariana, Tadbir K.; Kostadima, Myrto; Lentaigne, Claire; Maiwald, Stephanie; Papadia, Sofia; Kelly, Anne M.; Stephens, Jonathan C.; Penkett, Christopher J.; Ashford, Sofie; Tuna, Salih ... & Mumford, Andrew D.
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A Cdc42/RhoA regulatory circuit downstream of glycoprotein Ib guides transendothelial platelet biogenesis. Nature Communications, 8(1).
Dütting, Sebastian; Gaits-Iacovoni, Frederique; Stegner, David; Popp, Michael; Antkowiak, Adrien; van Eeuwijk, Judith M.M.; Nurden, Paquita; Stritt, Simon; Heib, Tobias; Aurbach, Katja; Angay, Oguzhan; Cherpokova, Deya; Heinz, Niels; Baig, Ayesha A.; Gorelashvili, Maximilian G.; Gerner, Frank; Heinze, Katrin G.; Ware, Jerry; Krohne, Georg ... & Nieswandt, Bernhard
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Thrombopoiesis is spatially regulated by the bone marrow vasculature. Nature Communications, 8(1).
Stegner, David; van Eeuwijk, Judith M. M.; Angay, Oğuzhan; Gorelashvili, Maximilian G.; Semeniak, Daniela; Pinnecker, Jürgen; Schmithausen, Patrick; Meyer, Imke; Friedrich, Mike; Dütting, Sebastian; Brede, Christian; Beilhack, Andreas; Schulze, Harald; Nieswandt, Bernhard & Heinze, Katrin G.
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Twinfilin 2a regulates platelet reactivity and turnover in mice. Blood, 130(15), 1746-1756.
Stritt, Simon; Beck, Sarah; Becker, Isabelle C.; Vögtle, Timo; Hakala, Markku; Heinze, Katrin G.; Du, Xiaoping; Bender, Markus; Braun, Attila; Lappalainen, Pekka & Nieswandt, Bernhard
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Profilin 1–mediated cytoskeletal rearrangements regulate integrin function in mouse platelets. Blood Advances, 2(9), 1040-1045.
Stritt, Simon; Birkholz, Inga; Beck, Sarah; Sorrentino, Simona; Sapra, K. Tanuj; Viaud, Julien; Heck, Johannes; Gaits-Iacovoni, Frédérique; Schulze, Harald; Du, Xiaoping; Hartwig, John H.; Braun, Attila; Bender, Markus; Medalia, Ohad & Nieswandt, Bernhard
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Coactosin-like 1 integrates signaling critical for shear-dependent thrombus formation in mouse platelets. Haematologica, 105(6), 1667-1676.
Scheller, Inga; Stritt, Simon; Beck, Sarah; Peng, Bing; Pleines, Irina; Heinze, Katrin G.; Braun, Attila; Otto, Oliver; Ahrends, Robert; Sickmann, Albert; Bender, Markus & Nieswandt, Bernhard
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Platelet lamellipodium formation is not required for thrombus formation and stability. Blood, 134(25), 2318-2329.
Schurr, Yvonne; Sperr, Andreas; Volz, Julia; Beck, Sarah; Reil, Lucy; Kusch, Charly; Eiring, Patrick; Bryson, Sheila; Sauer, Markus; Nieswandt, Bernhard; Machesky, Laura & Bender, Markus
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Actin/microtubule crosstalk during platelet biogenesis in mice is critically regulated by Twinfilin1 and Cofilin1. Blood Advances, 4(10), 2124-2134.
Becker, Isabelle C.; Scheller, Inga; Wackerbarth, Lou M.; Beck, Sarah; Heib, Tobias; Aurbach, Katja; Manukjan, Georgi; Gross, Carina; Spindler, Markus; Nagy, Zoltan; Witke, Walter; Lappalainen, Pekka; Bender, Markus; Schulze, Harald; Pleines, Irina & Nieswandt, Bernhard
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BIN2 orchestrates platelet calcium signaling in thrombosis and thrombo-inflammation. Journal of Clinical Investigation, 130(11), 6064-6079.
Volz, Julia; Kusch, Charly; Beck, Sarah; Popp, Michael; Vögtle, Timo; Meub, Mara; Scheller, Inga; Heil, Hannah S.; Preu, Julia; Schuhmann, Michael K.; Hemmen, Katherina; Premsler, Thomas; Sickmann, Albert; Heinze, Katrin G.; Stegner, David; Stoll, Guido; Braun, Attila; Sauer, Markus & Nieswandt, Bernhard
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Thymosin β4 is essential for thrombus formation by controlling the G-actin/F-actin equilibrium in platelets. Haematologica, 107(12), 2846-2858.
Scheller, Inga; Beck, Sarah; Göb, Vanessa; Gross, Carina; Neagoe, Raluca A. I.; Aurbach, Katja; Bender, Markus; Stegner, David; Nagy, Zoltan & Nieswandt, Bernhard
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CRLF3 plays a key role in the final stage of platelet genesis and is a potential therapeutic target for thrombocythemia. Blood, 139(14), 2227-2239.
Bennett, Cavan; Lawrence, Moyra; Guerrero, Jose A.; Stritt, Simon; Waller, Amie K.; Yan, Yahui; Mifsud, Richard W.; Ballester-Beltrán, Jose; Baig, Ayesha; Mueller, Annett; Mayer, Louisa; Warland, James; Penkett, Christopher J.; Akbari, Parsa; Moreau, Thomas; Evans, Amanda L.; Mookerjee, Souradip; Hoffman, Gary J.; Saeb-Parsy, Kourosh ... & Ghevaert, Cedric
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G6b-B regulates an essential step in megakaryocyte maturation. Blood Advances, 6(10), 3155-3161.
Becker, Isabelle C.; Nagy, Zoltan; Manukjan, Georgi; Haffner-Luntzer, Melanie; Englert, Maximilian; Heib, Tobias; Vögtle, Timo; Gross, Carina; Bharti, Richa; Dietrich, Sascha; Mott, Kristina; Heck, Johannes; Stegmaier, Sebastian; Baranowsky, Anke; Schinke, Thorsten; Schlegel, Nicolas; Heckel, Tobias; Stegner, David; Pleines, Irina ... & Nieswandt, Bernhard
