Funktionelle Strukturierung des sich entwickelnden Myokards durch den nicht-kanonischen Wnt / L-Typ Ca2+-Kanal Signalweg

• Antragstellerin: Professorin Dr. Daniela Panakova
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280799826

Ca2+-Ionen spielen eine zentrale Rolle in der Herzbiologie, die von der elektromechanischen Kopplung zur Regulierung von Hormon Sekretion und Genexpression reichen. Die eingeschränkte Funktions von Ca2+-Kanälen ist die pathophysiologische Grundlage für Herzrhythmusstörungen und den plötzlichen Herztod, die zu den häufigsten Erkrankungen des Herzens zählen. Während der Embryonalentwicklung ist die Kalzium-Homöostase von zentraler Bedeutung für Signalwege, welche die Form, die Funkton und das Schicksal von Zellen in der Organogenese kontrollieren. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass in der Herzentwicklung des Zebrafisches der nicht-kanonische Wnt-Signalweg die Funktion des L-Typ Ca2+-Kanals (LTCK) negativ reguliert. Der nicht ausreichend kontrollierte Einstrom von Calcium-Ionen durch den LTCK verhindert die Ausbildung physiologischer Kalziumgradienten im sich entwickelnden Herzmuskel und führt zur Funktionsstörung des Herzens. Bisher sind die molekularen Grundlagen der Interaktion von nicht-kanonischer WNT Signaltransduktion und der Regulation von LTCK weitgehend unverstanden. Basierend auf unseren vorläufigen Ergebnissen gehen wir davon aus, dass Wnt11 die Funktion des LTCK auf post-translationaler und nicht auf transkriptioneller Ebene reguliert. Unsere Daten zeigen, dass die Wnt-Signalkaskade möglicherweise den AKAP-PKA Signalweg beeinflusst, um die Leitfähigkeit des LTCK zu reduzieren. Mit den beantragten Arbeiten beabsichtigen wir die molekularen Mechanismen zu beschreiben, durch die der nicht-kanonische Wnt-Signalweg über PKA-abhängige Phosphorylierung die Funktion des LTCK reguliert, und die Funktion der unterschiedlichen C-Termini von LTCK in der Entwicklung und Erkrankungen des Herzens aufzuklären. Entsprechend werden wir H9c2 Myoblasten verwenden, um die molekulare Wechselwirkung von Wnt11 und LTCK zu untersuchen und deren Relevanz für die Herzentwicklung im Zebrafisch überprüfen, wobei wir Mutanten verwenden, die unterschiedliche LTCK Isoformen exprimieren. Mit dem beschriebenen Arbeitspaket zielen wir auf ein besseres Verständnis der Grundlagen für die Ausbildung von elektrischer Kopplung, sowie der Rolle von LTCK in der Pathophysiologie von Herzerkrankungen.Unsere Ziele sind:1. Aufklärung der Wirkung von Wnt11 auf die Leitfähigkeit von LTCK1.1. Analyse der Effekte von Wnt11 auf die Transkription und das alternative Spleissen von LTCK1.2. Charakterisierung der proteolytischen Prozessierung von LTCC in Abwesenheit von Wnt11 in der frühen Herzentwicklung1.3. Identifikation von Überschneidungen zwischen dem AKAP-PKA und Wnt11 Signalweg2. Funktionelle Analyse der proximalen und distalen C-Termini des LTCC und ihrer Bedeutung während der Herzentwicklung2.1. Zeitlich aufgelöste Lokalisierung der C-Termini von LTCK in Abwesenheit von Wnt112.2. Beschreibung der Funktion von LTCK mit unterschiedlichen C-Termini während der Herzentwicklung2.3. Analyse der Bindungsproteine der proximalen und distalen C-Termini des LTCK.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen