Die Rolle skelettmuskelspezifischer Transkriptionsfaktoren und deren Co-Regulatoren während der Myogenese und Regeneration

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde eine in vivo und in vitro Charakterisierung der muskelspezifischen transkriptionellen Co-Regulatoren der VITO-Genfamile durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die beiden identifizierten cDNAs Mitglieder einer neuen Genfamilie sind, welche durch das Vorhandensein einer Protein-Interaktionsdomäne (SID) gekennzeichnet sind. Die biochemische Untersuchung der beiden Proteine zeigte, dass die SID die VITO Proteine zur Interaktion mit Vertretern der TEF Transkriptionsfaktoren befähigt und zu einer Erhöhung des Transaktivierungspotentials TEF-abhängiger Reporter führt. Aufgrund der muskelspezifischen Expression der beiden Gene während der Embryogenese kann angenommen werden, dass es sich bei den VITO Proteinen um neuartige Co-Regulatoren der muskelspezifischen TEF-abhängigen Transkription handelt. Neben der biochemischen Charakterisierung dieser neuen Faktoren, wurde im Rahmen dieser Arbeit durch die Herstellung entsprechender Mausmutanten für die beiden Gene die Vorraussetzung für die Analyse der biologischen Funktion der Proteine im lebenden Organismus gelegt. Durch die Insertion eines β-Galaktosidase Reportergens in den VITO-1 Locus kann die native Expression des Gens bei gleichzeitiger Generierung einer Nullmutation beobachtet werden, während das konditionelle Knock Out Allel von VITO-2 ein kombiniertes Ausschalten beider Faktoren - zur Überprüfung eventueller kompensatorischer Effekte - ermöglicht. Für den myogenen Faktor Pax7 wurde im Rahmen dieser Arbeit ein weiteres Mausmodell generiert. Auch hier ist durch die Generierung eines loxP-abhängigen konditionellen Allels eine räumliche und zeitliche Deaktivierung des Gens möglich. Dadurch sollte die exakte Funktion des Transkriptionsfaktors für die Aufrechterhaltung und Determinierung der Satellitenzellpopulation und die damit verbundene Beeinflussung der Muskelregeneration untersucht werden können. Die zur Kontrolle hergestellte Nullmutation zeigt dabei einen ähnlichen Phänotyp wie das bereits beschriebene konstitutive Knock Out Allel mit einer - im Laufe der postnatalen Entwicklung - stetig abnehmenden Satellitenzellpopulation, während die konditionelle Mauslinie gegenüber der Wildtyp-Situation keine Unterschiede im Phänotyp aufweist. Die Funktionalität des Pax7 Gens, auch nach Insertion von loxP Erkennungsstellen, ist die Vorraussetzung für eine zukünftige funktionelle Untersuchung von Pax7. Neben dem konditionellen Allel konnte auch eine Mauslinie mit hypomorphen Phänotyp etabliert werden, welche weitere in vivo Untersuchungen des Transkriptionsfaktors erlaubt. In einem weiteren, nicht-genetischen Ansatz wurden verschiedene niedermolekulare Substanzen mittels einer neu etablierten in vitro Screening-Methode untersucht, um aktivierende bzw. stimulierende Wirkungen auf die terminale Differenzierung von C2C12 Myoblasten zu identifizieren. Für die meisten der positiv getesteten Substanzen wurde eine solche Wirkung bislang noch nicht beschrieben. Somit ermöglichen die Aktivatoren einen neuen Ansatz zur Untersuchung der molekularen Abläufe während der Myogenese und bieten möglicherweise neue therapeutische Ansätze zur Behandlung verschiedener Muskelerkrankungen.