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Projekt
Fotoschaltbare zellpenetrierende PNAs zur Manipulation der Ruhephase während der regenerativen Myogenese
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Olivier Kassel; Professorin Dr. Olalla Vazquez
Fachliche Zuordnung
Biologische und Biomimetische Chemie
Zellbiologie
Zellbiologie
Förderung
Förderung von 2019 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425970020
Die Wiederbesiedlung von Stammzellnischen ist entscheidend um die Regenerationsfähigkeit vieler Organe und Gewebe aufrechtzuerhalten. In der Skelettmuskulatur wird dies während der sogenannten regenerativen Myogenese teils durch Bildung von Reservezellen erreicht. Während diesem Prozess ändern einige Vorläuferzellen (Myoblasten), die bereits in der Differenzierung waren, ihr Schicksal und kehren durch wenig verstandene Mechanismen in den Ruhezustand zurück. Wir haben nTRIP6, die nukleäre Isoform des LIM-Domäne Proteins TRIP6, als möglichen Regulator dieses Prozesses identifiziert. Tatsächlich verhindert dieser transkriptionelle Ko-Regulator die Differenzierung von Myoblasten und ist in Reservezellen angereichert. Die Untersuchung seiner Rolle bei der Bildung von Reservezellen in vitro und in vivo erfordert Werkzeuge, um dessen Expression oder Funktion mit hoher räumlicher und zeitlicher Präzision selektiv zu blockieren, d.h. nur in Reservezellen und nur zum Zeitpunkt der Entscheidung über ihr Schicksal. Wir konnten bereits zeigen, dass nTRIP6 durch alternative Translation ab einem internen AUG in der Trip6-mRNA generiert wird und dass gegen dieses AUG gerichtete, zellpenetrierende PNA (PNA-CPP) die Translation von nTRIP6 hemmen, ohne die von TRIP6 zu beeinflussen. Ausgehend von unseren bisherigen Arbeiten zur Synthese und Optimierung von PNAs, CPPs und chemischen Fotoschaltern ist es unser Ziel neue optochemische Werkzeuge in Form von fotoschaltbaren PNA-CPPs zu entwickeln, die sich gegen die Translation richten. Damit soll die Rolle von nTRIP6 bei der Bildung von Reservezellen während der Myogenese in vitro und die Muskelregeneration von Zebrafischembryonen in vivo untersuchen werden. Ausgehend von diesem Ansatz werden wir ein generisches, optochemisches, genetisches Werkzeug entwickeln, um die Translation eines beliebigen Proteins von Interesse (POI) reversibel und schnell zu induzieren. Dieses Werkzeug, welches wir SPRINT nennen (Switchable PNAs for the Rapid INduction of Translation), ist ein Zweikomponentensystem: eine fotoschaltbare PNA-CPP (optochemische Komponente) und ein Expressionsvektor für das POI (genetische Komponente), der cis-Elemente enthält, welche die Translation des POI unterdrücken. Diese cis-Elemente sind das Ziel der PNA. Die Bestrahlung von Zellen, die das Konstrukt exprimieren und mit dem fotoschaltbaren PNA-CPP behandelt wurden, wird zu einer schnellen und reversiblen Induktion der POI-Translation führen. In Proof of Principle-Experimenten wird die Beeinflussung von nTRIP6-Leveln und die Regulierung der Rückkehr von Myoblasten in den Ruhezustand in vitro und in Zebrafischembryonen durch SPRINT untersucht. Dieses Gemeinschaftsprojekt wird neue Erkenntnisse zu den Mechanismus der Bildung von Reservezellen bringen. Darüber hinaus wird SPRINT eine wichtige Ergänzung zu aktuellen Methoden der Manipulation biologischer Systeme mit sehr hoher räumlicher und zeitlicher Genauigkeit darstellen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
