Molecular characterization of Myoscape, a novel L-type Calcium channel binding protein involved in cardiac Calcium cycling, contractility and pathological hypertrophy
Final Report Abstract
Thema dieser Arbeit war das Protein Myoscape, welches vor allem im Kardiomyozyten vorkommt. Aus Vordaten ist bekannt, dass der Verlust bzw. die Runterregulation von Myoscape zu einer gestörten Ca2+-Homöostase, zu kardialer Hypertrophie und letztendlich im Tiermodell zu einer Herzinsuffizienz mit eingeschränkter Pumpfunktion führt. Myoscape reguliert die Expression des L-Typ Ca2+ Kanals an der Zelloberfläche und beeinflusst hierüber auch die Ca2+-Ströme des Kardiomyozyten, die eine tragende Rolle in der Kontraktion haben. Ziel dieses Forschungsvorhabens war die weitere Charakterisierung Myoscape und dessen Einflussnahme auf die kardiale Hypertrophie und die Kontraktilität des Herzens. Im Vordergrund stand hier vor allem die Untersuchung möglicher protektiver Effekte durch eine Überexpression von Myoscape. Zusätzlich sollte die Rolle einer neu entdeckten Myoscape Nonsense-Mutation untersucht werden. Diese Mutation wurde sowohl bei Patienten mit dilatativer Kardiomyopathie als auch bei Patienten mit Short-QT-Syndrom gefunden. Hierzu wurden in-vitro Experimente an neonatalen ventrikulären Rattenkardiomyozyten mit verschiedenen Hypertrophiemodellen durchgeführt. Dies geschah unter Einsatz von Adenoviren, die eine Überexpression bzw. einen Knockdown von Myoscape vermitteln. Zusätzlich wurden in-vivo Experimente an transgenen Mäusen und transgenen Zebrafischen, die eine Überexpression von Myoscape aufwiesen, durchgeführt. Die Tiere wurden unter funktionellen, morphologischen und molekularbiologischen Aspekten charakterisiert. Myoscape wies partiell protektive Effekte hinsichtlich kardialer Hypertrophie auf. So konnte in einigen Experimenten nach Hypertrophieinduktion die mRNA-Expression von Hypertrophiegenen wie NppA und RCAN1.4 durch eine Überexpression von Myoscape signifikant reduziert werden. Die Regulation von RCAN1.4 verdeutlicht, dass Myoscape den Calcineurin-NFAT Signalweg reguliert, der einen entscheidenden Signalweg in der Entwicklung kardialer Hypertrophie darstellt. In vivo war dieser Effekt jedoch vergleichsweise schwach ausgeprägt, so dass in beiden gewählten Stressmodellen eine phänotypische Hypertrophie nicht signifikant unterdrückt wurde. Insbesondere verbesserte sich jedoch in beiden gewählten Ansätzen die kardiale Pumpfunktion und die Ausprägung der durch Druckbelastung oder Calcineurin Aktivierung induzierten Herzinsuffizienz durch eine Überexpression von Myoscape in vivo. Durch eine Überexpression von Myoscape in Zebrafischen zeigte sich ebenfalls eine erhöhte Ejektionsfraktion, einem erhöhten Schlagvolumen sowie einem verbesserten Herzzeitvolumen. Nach Überexpression der neu entdeckten Myoscape Nonsense-Mutation konnten diese positiven kontraktilen Effekte in ersten Experimenten am Zebrafisch nicht nachgewiesen werden, weshalb es sich um eine Loss-of-function Mutation handelt.
Publications
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Myoscape and BIN1 - Two new direct interaction-partners in the pathomechanism of calcineurin-induced cardiac hypertrophy in vitro and in vivo“ prämierter Vortrag auf der 83. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Kardiologie 2017
Matthias Eden
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„ Myoscape/STRIP2 is a novel player in LTCC membrane trafficking and cardiac EC Coupling “. Retreat Deutsches Zentrum für Herzkreislaufforschung (DZHK) 2019 MST 4, a novel STRIPAK associated Kinase is upregulated in human cardiomyopathy and regulates cardiomyocyte hypertrophy, contractility and apoptosis, Annual world congress American Heart Association 2020
Matthias Eden
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A novel "loss of function" Myoscape mutation derived from patients with Dilated Cardiomyopathy and Short-QT syndrome affects cardiac output in zebrafish in vivo and hypertrophic gene program in vitro
Clin Res Cardiol
B. Völschow, A. Farahvashi, M. Leye, C. Tannert, P. Doldi, N. Frey & M. Eden
