Die Bedeutung post-transkriptioneller Regulationsmechanismen der Genexpression in experimentellen kardiovaskulären und renalen Systemen

Abstract

Post-transkriptionelle Mechanismen der Expressionssteuerung, wie alternatives Spleißen und miRNA-vermittelte Kontrollmechanismen sind von essenzieller Bedeutung für die Diversifizierung und Anpassungsfähigkeit des Proteoms bei sich ändernden Bedingungen. Die Steuerung dieser Prozesse spielt sowohl im kardiovaskulären System als auch in der Niere eine bedeutende Rolle, wie z.B. für die Regulation der Thrombogenität, der Angiogenese, der glomerulären Filtration und des Zellüberlebens. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Steuerung alternativer Spleißprozesse wie auch mikro (mi)RNA-vermittelter Regulationsmechanismen sowie deren Einfluss auf kardiovaskuläre und renale Funktionen unter (patho-)physiologisch-relevanten Bedingungen untersucht. Der erste Teil dieser Habilitationsarbeit befasste sich mit dem Einfluss alternativer Spleißprozesse im kardiovaskulären System. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Kinase-vermittelte Phosphorylierung von Serin/Arginin-reichen (SR)-Proteinen, wie SRp75 eine wichtige Rolle für das alternative Spleißen von Tissue Factor (TF) und anderer Faktoren, wie Cystein-rich 61 (Cyr61) und Integrin (Itg)-αv im kardiovaskulären Zellen besitzt. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass alternativ gespleißter (as)TF sowie Cyr61 im kardiovaskulären System sowohl pro-angiogene als proliferationsfördernde Effekte vermitteln. Zusammen lieferten diese Resultate neue Einblicke in die Steuerung und funktionelle Bedeutung des alternativen Spleißens im kardiovaskulären System. Der zweite Teil dieser Habilitationsarbeit beschäftigte sich mit der Rolle miRNA-vermittelter Regulationsmechanismen im kardiovaskulären und renalen System. In diesem Zusammenhang wurde die miRNA- vermittelte Expressionskontrolle von TF durch miR-19a und miR-126 im Endothel sowie die Steuerung der Podoplanin-Expression durch miR-29b im renalen System untersucht. Funktionell führte die miRNA-vermittelte Veränderung der TF- Isoformexpression zu einer Verringerung der endothelialen Thrombogenität. Die miR-29b-vermittelte Veränderung der Podoplanin-Bildung führte zu einer verringerten Zellviabilität und verstärkten Apoptose von humanen Podozyten. Zusammenfassend zeigen diese Untersuchungen, dass alternatives Spleißen und miRNA-vermittelte Prozesse einen bedeutenden post-transkriptionellen Einfluss auf die Bildung und Funktion verschiedener Faktoren im kardiovaskulären bzw. renalen System besitzen.

Post-transcriptional expression control via alternative splicing and miRNA- mediated mechanisms are of immense importance for proteomic diversification and adaption under changing conditions. Regulation of these processes plays an important role for the functional control of thrombogenicity, angiogenesis, glomerular filtration and cell survival in the cardiovascular or the renal system, respectively. In this work, we studied the control of alternative splicing and micro (mi)RNA-mediated regulatory mechanisms as well as the impact of these processes on cardiovascular and renal functions under (patho -)physiological-relevant conditions. The first part of this work dealt with the role of alternative splicing in the cardiovascular system. We showed that kinase-mediated phosphorylation of serine/arginine-rich (SR) proteins, such as SRp75 is important for alternative splicing control of Tissue Factor (TF) and other molecules, such as Cystein-rich 61 (Cyr61) and integrin (Itg)-αv in cardiovascular cells. Moreover, we found alternatively spliced (as)TF and Cyr61 to mediate pro-angiogenic as well as proliferation-promoting effects in cardiovascular cells. Together, the results of these studies present novel insights into control and functional impact of alternative splicing in the cardiovascular system. In the second part of this work we characterized the influence of miRNA-mediated regulatory processes in the cardiovascular as well as in the renal system. In this context, we depicted miR-19a and miR-126 to regulate TF expression in endothelial cells. In another study, we showed miR- 29b to modulate podoplanin expression in the renal system. Moreover, we demonstrated miRNA-mediated control of TF isoform expression to lead to reduced endothelial thrombogenicity. Modulation of podoplanin generation by miR-29b reduced cell viability and increased apoptosis of human podocytes. In sum, these studies indicate that alternative splicing and miRNA-mediated processes play important roles in post-transcriptional control of protein expression and function of different factors in the cardiovascular system as well as in the renal system.