Genregulationsnetzwerke in gesunden und geschädigten Podozyten

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Beyer; Dr. Martin Kann
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315284411

Podozyten sind Zellen, welche die Filterfunktion der Niere aufrecht erhalten. Ihre Schädigung führt zur Eiweißausscheidung im Urin und zum Fortschreiten von Nierenerkrankungen. Podozyten verändern bei Schädigung ihre Genexpression und aktivieren verschiedene Signalwege jeweils unter Beteiligung des Podozyten-Zellkerns beteiligt. Zellkernabhängige Mechanismen sind im Podozyten bislang unzureichend beschrieben, obwohl bekannt ist, dass Podozyten-Erkrankungen durch Mutationen von Zellkernproteinen wie z. B. WT1 ausgelöst werden können. Der Transkriptionsfaktor (TF) WT1 spielt in diesem Zusammenhang eine wichtige Rolle, da er unerlässlich für Entwicklung und Erhalt von Podozyten ist. Wir haben daher zuvor das WT1-abhängige Genregulationsnetzwerk in Podozyten untersucht. In diesem Netzwerk agiert WT1 als Pionier-TF und ist mit weiteren podozytären TF wie z.B. Mafb und Lmx1b assoziiert. Zudem werden im Krankheitsmodell Gene mit Relevanz für die o. a. Signalwege von WT1 differentiell gebunden. Ausgehend von diesen Daten möchten wir hier zunächst die Hypothese testen, dass WT1 in gesunden Podozyten die Bindung weiterer TF in einem Netzwerk orchestriert, wobei diese TF spezifische physiologische Funktionen im Podozyten übernehmen. Wir werden hierzu über Chromatin-Immunopräzipitation (ChIPseq) die Bindungsstellen verschiedener TFs genomweit charakterisieren. Genexpressionsanalysen mittels RNA-Sequenzierung (RNAseq) an Mauspodozyten werden zudem genregulatorische Effekte dieser TFs auf spezifische Podozytenkomponenten erkennen. Die Integration dieser Daten mit dem bereits bestehenden WT1-Netzwerk wird detaillierte Einblicke in die Funktion der einzelnen TF im Podozytenerhalt ermöglichen und Rückschlüsse auf pathogenetische Prozesse erblicher Podozytenerkrankungen erlauben.In einem weiteren Aspekt möchten wir untersuchen, wie WT1 und das physiologische TF-Netzwerk mit Zellkern-Effektoren jener Signalwege interagieren, die bei Podozytenschädigung aktiviert werden. Hierzu werden wir Podozyten genetisch bzw. toxisch in zwei Mausmodellen schädigen und jeweils in einem frühen sowie einem späten Krankheitsstadium die DNA-Bindungsstellen der Effektoren und von WT1 genomweit erfassen. Parallel werden mit RNAseq Veränderungen der Genexpression in Podozyten untersucht. Die bioinformatische Analyse aller Datensätze wird dann erlauben, Abhängigkeiten zwischen den physiologischen und pathologischen genregulatorischen Netzwerken zu erkennen, sowie stadienabhängig podozytäre Krankheitsantworten auf der Ebene des Zellkerns systembiologisch zu charakterisieren. Wir erwarten, hierüber ein Verständnis der Rolle von WT1 und anderer podozytenerhaltender TF in der Reprogrammierung genregulatorischer Netzwerke im Podozytenschaden zu erlangen und zudem die Effekte dieser Reprogrammierung innerhalb relevanter Signalwege zu beschreiben. Diese Ergebnisse werden wesentlich zur mechanistischen Charakterisierung podozytärer Krankheiten beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen