Expressionsmuster der tis11-Familie von primary response-Genen in der quergestreiften Muskulatur

Abstract

Tis11-Gene kodieren für eine kleine Familie von Proteinen mit einer außergewöhnlichen Tandem-Zinkfingerstruktur. Innerhalb der Familie sind die Gene tis11, welches für TTP, den Prototyp der Proteinfamilie, kodiert, sowie tis11B und tis11D, bisher am besten erforscht. Diese Gene können durch eine Vielzahl von Wachstumsfaktoren, Zytokinen und Hor-monen induziert werden. Die durch sie kodierten Proteine binden mRNA und destabili-sieren diese. Sie sind damit an der posttranskriptionellen Regulation verschiedener Gene beteiligt. Die Zieltranskripte der TIS11-Proteine kodieren für TNF-α, GM-CSF, VEGF, Cyclin D1 und viele weitere Proteine, die u. a. an der Regulation von Zellwachs-tum und -differenzierung beteiligt sind. Erst kürzlich konnte unsere Arbeitsgruppe zeigen, dass zumindest eines der tis11-Gene, tis11B, bei der Differenzierung von Skelettmuskelzellen induziert wird, wobei dem p38 MAPK- Signaltransduktionsweg eine entscheidende Rolle zukommt. Über die Expres- sionsmuster der tis11-Gene in anderen Muskelzelltypen existierten vor Beginn dieser Arbeit noch keine publizierten Daten. In dieser Arbeit wurden die Expressionsmuster der tis11-Gene in verschiedenen Mus-kelzelltypen in vitro und in vivo untersucht. Da bereits zu Beginn der Arbeit gezeigt werden konnte, dass die Expression des tis11- und des tis11D-Gens bei der Myogene-se zumindest in vitro nicht reguliert wird, lag der Schwerpunkt der Arbeit auf dem tis11B-Gen. Dabei fanden sich bei Vergleichsstudien zwischen Zelllinien mit unterschiedlichem Differenzierungsverhalten Hinweise auf eine Korrelation zwischen tis11B-Expression und dem myogenen Differenzierungspotential von Skelettmuskelzellen. Darüber hinaus konnte die differentielle Expression von tis11B im Skelettmuskelgewebe der mdx-Maus, einem in vivo-Modell für Muskelzellregeneration und -differenzierung, gezeigt werden. Weiterhin wurde bei Untersuchungen an Kardiomyozyten nachgewiesen, dass tis11B auch in diesem Muskelzelltyp differentiell exprimiert wird. Dabei wird das Gen durch HGF, TGF-β sowie TNF-α induziert. Zumindest die Induktion von TNF-α scheint dabei der Regulation weiterer, bisher unbekannter, im Serum vorhandener Faktoren zu unterliegen. Nicht zuletzt konnte die differentielle Expression von tis11B auch in Herzmuskelgewebe in vivo gezeigt werden: Bei Mäusen, die an einer akuten, durch Coxsackie-Virus B3 induzierten Myokarditis litten, wurde dabei im Herzmuskelgewebe eine deutlich geringere tis11B-Expression als bei gesunden Tieren nachgewiesen. Insgesamt sprechen die Ergebnisse dieser Arbeit dafür, dass dem TIS11B-Protein wichtige, noch näher zu charakterisierende Funktionen sowohl in der Skelett- als auch in der Herzmuskulatur in vitro und in vivo zukommen könnten.

Tis11 genes encode a small family of proteins with an unusual tandem zinc finger structure. Within this family, the genes tis11, encoding the prototype of TIS11 proteins, TTP, as well as tis11B and tis11D, have been subject to intensive research. These genes can be induced by a wide variety of growth factors, cytokines and hormones. The encoded proteins can bind to mRNA and destabilize it, thus being involved in the posttranscriptional regulation of several genes. Target transcripts of TIS11 proteins encode TNF-α, GM-CSF, VEGF, cyclin D1, and many other proteins that are involved in the regulation of cell growth and differentiation. Recently, our group could show that at least one of the tis11 genes, tis11B, is induced during the differentiation of skeletal muscle cells, with the p38 MAPK pathway playing an important role. No data have been published so far on expression patterns of tis11 genes in other muscle cell types In this work, expression patterns of tis11 genes in different types of muscle tissues were examined in vitro and in vivo. The focus was on the tis11B gene, since we could demonstrate during early stages of the project that tis11 and tis11D are not differentially expressed in myogenesis. In contrast, differential expression of tis11B could be shown in the mdx mouse, an in vivo model system for muscle cell regeneration and differentiation. Furthermore, through comparative studies on cells with differing differentiation behaviour, a possible correlation between tis11B expression and a cell's differentiation potential was found. Furthermore, studies with HL1 cardiomyocytes revealed that tis11B is differentially expressed in heart muscle cells as well: It can be induced by HGF, TGF-β, and TNF-α, where at least the induction by TNF-α seems to be subject to the regulation of other factors unknown so far. Differential expression of tis11B could also be shown in heart muscle tissue in vivo: wild type mice suffering from an acute Coxsackie virus B3-induced myocarditis showed significantly lower expression of this gene than non-infected, healthy controls. These results suggest that the TIS11B protein might have important functions in skeletal and heart muscle tissue in vivo and in vitro which will need to be further characterized in the future.