Die Bedeutung von Connexin 43 und seiner Phosphorylierung für die Mitochondrienfunktion und den myokardialen Ischämie/Reperfusionsschaden

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Kerstin Böngler
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411490269

Connexin 43 (Cx43) befindet sich in Herzmuskelzellen sowohl an den Gap Junctions als auch an der inneren Membran von subsarkolemmalen Mitochondrien. Das Protein trägt zur Aufnahme von Farbstoffen und Kaliumionen in Mitochondrien bei, was nahe legt, dass Cx43 auch in der Mitochondrienmembran Kanäle bildet. In Mitochondrien reguliert Cx43 den Sauerstoffverbrauch und den Calcium-Haushalt. Eine Verringerung des mitochondrialen Cx43-Gehaltes führt zu einem Verlust der Kardioprotektion durch ischämische Präkonditionierung (IPC). Cx43 verfügt über eine Vielzahl von Phosphorylierungsstellen und wird an den Gap Junctions durch mehrere Proteinkinasen phosphoryliert. Auch mitochondriales Cx43 ist phosphoryliert, wobei die genauen Aminosäuren, die unter physiologischen Bedingungen sowie nach Ischämie/Reperfusion ohne und mit IPC phosphoryliert sind, noch unbekannt sind und im geplanten Projekt mit Hilfe von Phospho-spezifischen Antikörpern identifiziert werden sollen. Es soll die Cx43 Phosphorylierung sowohl in Wildtypmäusen als auch in Mäusen, in denen die Phosphorylierungsstellen in Cx43 für die Protein Kinase C, die Casein Kinase 1, und die Mitogen-aktivierte Protein Kinase zu Phosphorylierungs-insensitiven Aminosäuren mutiert wurden, untersucht werden. Die Mausstämme werden als Cx43PKCmut, Cx43CK1mut und Cx43MK4mut bezeichnet. Ein weiteres Ziel ist es, Proteine zu identifizieren, die mit mitochondrialem Cx43 interagieren. Weiterhin soll die Mitochondrienfunktion der Organellen mit Phosphorylierungs-insensitivem Cx43 der von Wildtyp-Mitochondrien gegenübergestellt werden. Es soll Aufschluss über die Bedeutung der Cx43-Phosphorylierung für den myokardialen Ischämie/Reperfusionsschaden dadurch erhalten werden, dass Cx43PKCmut, Cx43CK1mut, Cx43MK4mut sowie Wildtyp Mäuse einer Ischämie/Reperfusion mit und ohne ischämische Präkonditionierung unterzogen werden und die Infarktgröße bestimmt wird. Bislang ist die Bedeutung von Cx43 für die Mitochondrienfunktion und die Kardioprotektion nur in Modellen belegt, die mit einer Reduktion oder Inhibierung von Cx43 einhergehen. Um die Bedeutung einer erhöhten Cx43-Menge untersuchen zu können wurden Mäuse generiert, in denen die Expression von Cx43 in Herzmuskelzellen durch Tamoxifen induziert werden kann. In diesen Mäusen soll der Gehalt an Cx43 an Gap Junctions und in Mitochondrien analysiert werden. Weiterhin soll der Einfluss der Cx43-Überexpression auf die Herzfunktion durch Echokardiographie und die Mitochondrienfunktion analysiert werden. Im Myokard gealterter Mäuse ist die mitochondriale Cx43-Menge reduziert und dies ist mit einem Verlust der Infarktgrößenreduktion durch IPC assoziiert. In alten Mäusen soll die Cx43-Expression induziert werden und anschließend die Größe des Infarktes nach myokardialer Ischämie/Reperfusion mit und ohne ischämische Präkonditionierung quantifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen