Die Bedeutung kanonischer Wnt und YAP/Taz/Tead Signalwege im neuromuskulärem Kontext

• Antragsteller: Professor Dr. Said Hashemolhosseini
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 345115526

Wnt-Proteine regulieren essentielle entwicklungsbiologische Prozesse durch den kanonischen Wnt/b-catenin und nicht-kanonische Signalwege. Ein weiterer wichtiger zellulärer Signalweg ist der Hippo Signalweg, der durch seine Signalmediatoren YAP/Taz und TEAD-Transkriptionsfaktoren beim Organwachstum, Gewebeneubildung und Stammzell-Erneuerung mitwirkt.Vor kurzem beleuchteten wir die Rolle kanonischer Wnt Aktivität in adulten Muskelfasern mit Hilfe der Axin2-LacZ Reportermaus. In dieser Linie wird kanonische Wnt Aktivität durch lacZ Expression unter dem endogenen Axin2 Promotor wiedergegeben, welches selbst ein Zielgen und negativer Regulator des kanonischen Signalwegs ist. Wir fanden kanonische Wnt Aktivität (1) in kultivierten Myotuben, (2) in Muskelfasern mit geringem Durchmesser vom Typ 2A/2X, (3) an der neuromuskulären Endplatte (NMJ) und (4) bei der Regeneration des Muskels, vor. Dabei zeigten wir erstmals, dass YAP/Taz/Tead1- vermittelte und kanonische Wnt-Signalaktivitäten in adulten Muskelfasern gemeinsam vorkommen. In kultivierten Muskelzellen (1) störte der Verlust von Axin1 die Zellteilung, (2) verzögerte der Verlust von Axin2 die Muskelzelldifferenzierung, (3) beschleunigte der Verlust von b-catenin oder Tead1 die Myogenese, und (4) induzierte kanonisches Wnt3a sowohl TOPflash als auch Tead1 Luziferase-Reporter.Mit dem aktuellen Projekt zielen wir darauf ab, die Rolle kanonischer Wnt und YAP/Taz/Tead Signalwege im neuromuskulären Kontext vollständig aufzuklären, d.h. in Muskelzellen, Nervenendigungen und terminalen Schwannzellen. Neben der Analyse der Expressionsprofile dieser Signalwege in allen genannten Zellen, konzentrieren wir uns besonders darauf, ihre biologische Funktion in ruhenden adulten Muskelfasern, bei Regeneration nach Kardiotoxin-induzierter Verletzung und bezüglich der NMJ-Neubildung und Aufrechterhaltung zu verstehen. Dafür werden wir Mausmutanten mit gefloxten Allelen für Axin1, Axin2, Axin1/2, Lrp5/6, YAP/Taz und Tead mit verschiedenen Cre-Mauslinien kreuzen. Die gefloxten Allele werden mit der Pax7CreERT2 in Satellitenzellen des Muskels, mit HSA (human skeletal actin)-Cre in adulten Muskelfasern, und mit HB9-Cre in Motorneuronen deletiert. Alle genannten Deletionsmutanten werden mit Griffkraftmessungen und mit histochemischen und Immun-Färbungen auf histologischen Muskelschnitten auf ihren Phänotyp untersucht. Die Struktur und Funktion der NMJs werden durch 3D-Morphometrie und elektrophysiologischer Messungen der neuromuskulären Transmission, überprüft. Andere Aspekte, wie z.B. die Bildung und Aufrechterhaltung der NMJ, werden in primären Myotubenkulturen studiert. Mit Hilfe von RNA-Seq werden wir die Zielgene kanonischer Wnt und YAP/Taz/Tead Signalwege im Muskel analysieren. Schließlich soll die Frage geklärt werden, warum beide Signalwege abhängig vom Muskelfasertyp auftreten. Dieses Projekt wird unser Verständnis um die Funktion und Wechselwirkung dieser Signalwege im neuromuskulären Kontext stark erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen