Die Funktion von ZFP36-Proteinen in normaler Haut und bei der Wundheilung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
ZFP36-Proteine (zinc finger protein 36) regulieren die Stabilität spezifischer Target-mRNAs, insbesondere solcher, die für proinflammatorische Zytokine und Wachstumsfaktoren kodieren. Dabei binden sie an die entsprechenden Transkripte und induzieren deren schnellen und kontrollierten Abbau. Im Menschen und in der Maus sind die drei ZFP36-Isoformen ZFP36, ZFP36L1 und ZFP36L2 bekannt. Über die Regulation der ZFP36-Gene und die Funktion der ZFP36-Proteine in der Haut und insbesondere den Keratinozyten der Epidermis war vor Beginn des hier beschriebenen Projektes wenig bekannt. Im Rahmen des Projekts konnten wir nachweisen, dass alle ZFP36-Proteine in der Dermis und in der Epidermis von muriner und humaner Haut vorhanden sind. Allerdings unterscheiden sich die spatialen Verteilungsmuster: Während ZFP36 gleichmäßig in allen epidermalen Schichten nachgewiesen werden kann, sind ZFP36L1 und ZFP36L2 insbesondere in den proliferierenden Zellen der epidermalen Basalschicht angereichert. Im Wundgewebe ist insbesondere ZFP36L1 in den Zellen des hyperproliferativen Epithels am Wundrand konzentriert. Nach scratch-Verwundung von Keratinozyten-Monolayern in vitro konnte auf RNA-Ebene eine Induktion aller drei ZFP36-Gene nachgewiesen werden, auf Proteinebene war das nur für ZFP36 möglich. Nach Inhibition der ZFP36-, ZFP36L1- und ZFP36L2-Expression in kultivierten Keratinozyten mittels spezifischer siRNAs konnte keine Kreuzregulation der einzelnen Gene beobachtet werden, was gegen eine ausgeprägte funktionelle Redundanz spricht. Eine Hemmung der ZFP36- und der ZFP36L1-Expression führte zu reduzierter Proliferation, assoziiert mit Auffälligkeiten im Zellzyklus, und einer gesteigerten Apoptoserate der Zellen und, soweit beurteilbar, einem veränderten Differenzierungsverhalten der Zellen. Dennoch konnte kein Effekt auf die Reepithelialisierung scratch-verwundeter Keratinozyten-Monolayer beobachtet werden. Nach Hemmung der ZFP36- und der ZFP36L1-Expression in Keratinozyten konnte jedoch eine starke Induktion der VEGF-Produktion beobachtet werden, was vermutlich auf einen direkten Effekt des ZFP36-/ZFP36L1-Protein auf das VEGF-A-Transkript zurückzuführen ist. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass ZFP36 und ZFP36L1 entscheidend an der Regulation der VEGF-Produktion durch Keratinozyten, z.B. nach Verwundung, beteiligt sind, einem Prozess, bei dem eine kontrollierte Induktion, aber auch eine zeitnahe Reduktion der Angiogenese erfolgen muss. Schließlich konnten wir im Rahmen der Analyse eines alternativen in vivo-Modellsystems eine Induktion der ZFP36-Expression im murinen und im humanen Skelettmuskel nach körperlichem Training nachweisen. Dies könnte wichtig für die zeitnahe Repression der trainingsinduzierten inflammatorischen Antwort und damit für die Trainingsanpassung des Muskelgewebes sein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2015. Exercise, skeletal muscle, and inflammation: ARE-binding proteins as key regulators in inflammatory and adaptive networks. Exercise Immunol. Rev. 21, 42-57
Beiter, T., Hoene, M., Prenzler, F., Mooren, F.C., Steinacker, J.M., Weigert, C., Niess, A.M., and Munz, B.
- Functional analysis of ZFP36 proteins in keratinocytes. European Journal of Cell Biology, Volume 95, Issue 8, August 2016, Pages 277-284
Prenzler, F., Fragasso, A., and Munz, B.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.ejcb.2016.04.007)
