Untersuchung von Ca2+ abhängigen Signalwegen in der Schicksalsentscheidung von Herzmuskel-Vorläuferzellen

• Antragsteller: Dr. Normann Goodwin
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 230443694

Herzversagen ist die häufigste Todesursache in Industrieländern und die Therapie beschränkt sich derzeit leider auf Herztransplantationen und/oder dauerhafte Medikamenteneinnahme. Ziel intensiver Forschung ist es, diesen Mangel an therapeutischen Möglichkeiten zu beheben. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass der Herzmuskel einem kontinuierlichen Verjüngungsprozess unterliegt. Einer der möglichen, zugrundeliegenden Vorgänge ist die Proliferation und Differenzierung von unreifen Herzmuskel-Vorläuferzellen (den sogenannten small mononuclear myocytes; SMMs). Im vorgeschlagenen Forschungsprojekt sollen die Mechanismen untersucht werden, die die Proliferation und Differenzierung von SMMs steuern.In der Entwicklung, der Differenzierung und dem Wachstum von Herzmuskelzellen spielen Ca2+-Signale, die durch Inositoltriphosphat-Rezeptoren vermittelt werden, eine entscheidende Rolle. Diese Ca2+-Signale sind örtlich auf nukleäre Mikrodomänen begrenzt, wo sie den Calcineurin-NFAT-Signalweg aktivieren und so die Genexpression regulieren. Unsere Arbeitshypothese ist es, dass die-ser Signalweg auch bei der Regulation von Proliferation und Differenzierung der SMMs beteiligt ist. Um diese Hypothese zu testen, werde ich zunächst den Ca2+-Phänotyp von isolierten SMMs analy-sieren und die Ergebnisse mit denen von reifen Herzmuskelzellen vergleichen. Mit Hilfe von Adenovi-ren werde ich genetisch-kodierten Ca2+-Indikatoren (GCaMPs) in SMMs exprimieren und die Ca2+-Signale mit konfokaler Laserscanmikroskopie untersuchen. Außerdem werde ich die, an der Ca2+-Homeostase beteiligten Proteine mittels Immunofluoreszenz lokalisieren. Anschließend werde ich die Rolle des NFAT-Signalweges und anderen Ca2+-abhängigen Signalmechanismen in der Schicksals-entscheidung von SMMs (Proliferation versus Differenzierung) betrachten. Zu diesem Zweck werde ich die Signalwege gezielt durch Pharmakologie und/oder adenoviral-exprimierte Proteine beeinflus-sen und so die zugrundeliegenden Mechanismen aufdecken. Ich werde zudem Methoden entwickeln, um Ca2+-Signalwege in SMMs in vivo, also im intakten Herzen, zu messen und zu steuern - mit Hilfe von adeno-assoziierten Viren zur SMM-spezifischen Expression von Reporter-Proteinen (z.B. GCaMP) und Ca2+-Messung in SMMs durch Zweiphotonen-Mikroskopie. Das Verständnis der Mechanismen, die der Schicksalsentscheidung von SMMs zugrunde liegen bietet die Möglichkeit diese gezielt zu beeinflussen und somit einen völlig neuer Therapieansatz: dem Herzen helfen sich selbst zu reparieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Dr. H. Llewelyn Roderick