Analyse betroffener zellulärer Zielmoleküle, die zell-autonome und nicht-zell-autonome Krankheitsmechanismen in einem Mausmodell für spinale Muskelatrophie mit Ateminsuffizienz Typ 1 (SMARD1) verursachen.

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Sibylle Jablonka
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467428013

Muskelatrophie und Zwerchfellparese, klinische Charakteristika der spinalen Muskelatrophie mit Ateminsuffizienz Typ 1 (SMARD1), werden durch die sogenannte Nmd2J Maus gut dargestellt. Im Menschen wie in der Maus führen Mutationen im IGHMBP2 Gen zur Degeneration von Motoneuronen. IGHMBP2 ist eine ribosomen-assoziierte ATPase/Helikase, die in ribosomale und translationale Prozesse involviert ist. Darüber hinaus sind die Krankheitsmechanismen, die zu SMARD1 führen, weitestgehend unbekannt.Primär kultvierte Ighmbp2-defiziente Motoneurone weisen nur leichte morphologische Veränderungen, wie ein erhöhtes axonales Branching, auf. Auch eine RNA-Seq Analyse zeigt nur geringe Veränderungen auf Transkriptomebene (z. B. die Runterregulation der Sparcl1 and die Hochregulation der FGFR1 mRNA). Auch sind keine globalen Veränderungen in der Proteinbiosynthese zu detektieren. Allerdings zeigten sich reduzierte Mengen an β-Aktin im Wachstumskegelbereich Ighmbp2-defizienter Motoneurone. Dies ging einher mit einer Reduktion von IMP1/ZBP1 in Soma und Wachstumskegel Ighmbp2- defizienter Motoneurone, sowie einer gesamt-zellulären IMP1 Reduktion, aber einer nicht reduzierten IMP1 mRNA Menge. Basierend auf diesen Daten wird unser beschriebenes Projekt folgende Zielsetzungen haben:(1) Inwieweit trägt trägt IMP1 Überexpression dazu bei funktionelle Defizite von Ighmbp2-defizienten Motoneuronen zu kompensieren?(2) In welchem Ausmaß sind nicht-zell-autonome Krankheitsmechanismen an der Motoneurondegeneration bei SMARD1 beteiligt?Um herauszufinden, in welchem Ausmaß IMP1 an den zellulären Dysregulationen in Nmd2J Motoneuronen sowie in neuronalen Vorläuferzellen (NPCs) von SMARD1 Patienten beteiligt ist, wird IMP1 lentiviral überexprimiert. Morphologische und funktionale Analysen werden zeigen, ob IMP1 Überexpression das erhöhte axonale Branching und das β-Aktin Defizit im distalen Axon kompensiert bzw. das mRNA Profil ausbalanziert. Der Einfluss einer IMP1 Überexpression auf die funktionalen Dysregulationen Ighmbp2-defizienter Motoneurone wird durch IMP1 Überexpressions/Knockdown-Ansätze, inklusive hochauflösender Mikroskopie, Massenspektralanalyse, und mit Hilfe von RiboTag/ChAT-Cre Mausexperimenten betrachtet werden. In vitro/vivo Studien, inwieweit Dysregulationen der FGFR1 Signalgebung das Motoneuronüberleben unter Ighmbp2 Defizienz beeinflussen, werden uns Einsicht in nicht-zell-autonome Dysregulationen bei den Nmd2J Mäusen geben. Teil (2) zielt ausschließlich auf nicht-zell-autonome Krankheitsmechanismen im SMARD1 Mausmodell unter zu Hilfenahme von Astrozyten/Motoneuronen Co-Kulturen. Basierend auf den erworbenen in vitro Ergebnissen und den Transkriptomdaten, werden die Analyse der spinalen „tripartite“ Synapse und des synaptische Inputs unser Wissen um die Krankheitsmechanismen bei SMARD1 erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen