VITO proteins are essential new cofactors of the muscle regulatory network

Abstract

Die Myogenese wird von einer komplexen molekularen Maschinerie kontrolliert, welche sowohl chromatin-modifizierende Enzyme, als auch verschiedene Transkriptionsfaktoren und deren Koaktivatoren beinhaltet. Die Genfamilie der TEFs umfasst essentielle Moleküle, die die Transkription in verschiedenen Zelltypen von Säugerorganismen kontrollieren. Sie binden an spezifische cis-regulatorische Elemente innerhalb der Promoterregionen vieler verschiedener Gene. Obwohl bekannt ist, dass ihre biologischen Funktionen durch Koaktivatoren oder Korepressoren moduliert werden können, sind bislang nur wenige solcher akzessorischer Komponenten identifiziert und charakterisiert worden. Verblüffenderweise wird keines der bekannten TEF-Gene ausschließlich in Herz oder Skelettmuskelzellen exprimiert, was es schwierig macht, die muskelspezifische Expression TEF- abhängiger Gene zu erklären. In der hier vorgelegten Arbeit konnte ich zusätzliche Komponenten des regulatorischen Komplexes, welche die Aktivität von TEFs moduliert, identifizieren und charakterisieren. Zusammenfassend zeigte das räumlich-zeitliche Expressionmuster der beiden Homologe in der Somiten während der murinen Embryogenese, zusammen mit den dynamischen Veränderungen im Expressionslevel während der Differenzierung von C2C12 Myoblasten zu Muskelfasern eine wichtige Funktion von Vito-1 und Vito-2 bei der Muskelzellentwicklung an. Die Stimulation der MyoD-vermittelten Konversion von Fibroblasten durch Vito-1 sowie die Notwendigkeit der Expression von VITO-2 bei der terminalen Differenzierung in vitro lassen vermuten, dass VITO-1 unentbehrlich für die Spezifikation von Myoblasten ist, wohingegen VITO-2 eine Rolle in der Formation terminal differenzierter Muskelfasern zu spielen scheint.

The myogenic program is controlled by a complex molecular machinery including chromatin modifying enzymes, different transcription factors and their co-activators. The mammalian family of Transcription enhancer factors (TEF) are essential molecules which control transcription in various cell types. They can bind to specific cis-regulatory elements within promoter regions of many different genes. Although it is known that their biological properties can be modulated by co-activators or co-repressors, only some components of this transcriptional machinery have been characterized so far. In addition none of the known TEF genes are exclusively expressed in cardiac or skeletal muscle lineage to account for muscle specific expression of MCAT dependent genes. In the work presented here I have identified and characterized additional components of the regulatory complex that modulates activity of TEFs. Taken together spatiotemporal expression pattern in somites during mouse embryogenesis of both homologues together with dynamic changes in expression levels during the course of C2C12 myoblasts differentiation to myotubes as well as the results obtained from MyoD mediated conversion and knockdown of VITO-1/2 during fibroblasts conversion and myogenesis clearly indicate that VITO-1 is indispensable for the specification of myoblasts, whereas VITO-2 might play a role for the formation of the terminally differentiated myotubes.