Embryonale Letalität nach gezielter Ausschaltung einer Glycerophosphodiesterase: Enträtselung der Rolle von Gpcpd1 in der fötalen Maus-Erythropoese

• Antragstellerin: Rosemarie Marchan, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hämatologie, Onkologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 554295864

GPCPD1 hydrolysiert Glycerophosphocholin (GPC) zu Cholin und Glycerin-3-phosphat (G3P). Cholin ist wichtig für die Synthese von Phosphatidylcholin, dem häufigsten Phospholipid in eukaryontischen Membranen. G3P dient als Grundmolekül für Glycerophospholipide, die in allen Zell- und Vesikelmembranen vorkommen und als Signalmoleküle Zellfunktionen regulieren. Trotz der Bedeutung dieser Stoffwechselprodukte ist wenig über die Rolle von GPCPD1 bekannt. Zur Charakterisierung der physiologischen Funktion von GPCPD1, haben wir ein konstitutives Knockout-Mausmodell mittels CRISPR/Cas9-Technologie erzeugt. Die Vermehrung heterozygoter Mäuse ergab keine homozygoten Nachkommen, was auf embryonale Letalität hinweist. Bei E16,5 zeigten sich deutliche Unterschiede zwischen Gpcpd1+/+ und Gpcpd1-/- Embryonen; letztere waren kleiner, blasser und leichter. Die histologische Analyse von Hämatoxylin-Eosin gefärbten Schnitten ganzer Embryonen zeigte, dass ein großer Teil der roten Blutkörperchen bei E16,5 den Zellkern behielt, was auf eine gestörte Erythropoese hindeutet. Zudem waren Marker für reife Erythrozyten wie Cd71 und Cd235a, die während der Erythropoese bei Mäusen zunehmen, im Lebergewebe von E16,5 Gpcpd1-/- Embryonen herunterreguliert. RNA-seq-Analyse der fötalen Leber von E16,5 Gpcpd1-/- Embryonen zeigte Veränderungen, die mit verschiedenen Prozessen, unter anderem mit dem Energiestoffwechsel, zusammenhängen. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, die Rolle von Gpcpd1 in der Erythrozytenentwicklung zu klären. Im ersten ‚Work Package‘ (WP1) werden wir die Bedeutung von Gpcpd1 für die fötale Erythropoese überprüfen, indem wir die Auswirkungen des Ausschaltens von Gpcpd1 auf die Erythropoese-Marker in der fötalen Leber untersuchen. Anschließend werden wir untersuchen, wie sich der Verlust von Gpcpd1 auf die Differenzierungsfähigkeit von aus der fötalen Leber isolierten liniennegativen Zellen auswirkt. Durch Rettungsversuche mittels Gpcpd1-Transfektion und Cholin-Supplementierung soll dann bestätigt werden, dass Gpcpd1 direkt für die beobachteten Phänotypen verantwortlich ist. WP2 zielt darauf ab, neue Faktoren und Mechanismen zu identifizieren, die Gpcpd1 nachgeschaltet sind und die Erythropoese beeinflussen. Dazu werden wir verschiedene experimentelle Ansätze nutzen - Transkriptomik, Metabolomik, Lipidomik, MALDI-Massenspektrometrie und globale Methylierungsprofile - und anschließend durch in vitro Rettungsexperimente verifizieren. In WP3 werden wir die Relevanz der Ergebnisse bei Mäusen für die menschliche Erythropoese prüfen, indem wir die Expression von GPCPD1 während der Differenzierung menschlicher induzierter pluripotenter Stammzellen (hiPSCs) zu Erythrozyten messen und untersuchen, wie das Ausschalten von GPCPD1 den Differenzierungsprozess beeinflusst. Wir erwarten, dass die Ergebnisse der Studie einen neuen Akteur in der Erythrozytenentwicklung vorstellen und aufklären werden, warum Mäuse ohne Gpcpd1 postnatal nicht überleben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Karolina Edlund, Ph.D.