Analysis of the expression regulation of the human atrial myosin light chain 1 upon hypertrophic stimulation

Abstract

Expression of the atrial myosin light chain 1 (ALC-1) is not detectable in the ventricle of the normal adult human heart. However, ALC-1 is reexpressed in the hypertrophied ventricle of patients with different cardiac diseases. Several in vitro studies as well as transgenic animal models have shown that ALC-1 overexpression leads to an increased cardiac contractility. However, the regulation of ALC-1 expression has not been unravelled so far. Therefore, the cardiomyoblast H9c2 cell line was stably transfected with a reporter gene construct consisting of the luciferase reporter gene under the control of the human ALC-1 (hALC-1) promoter (H9c2T1), which served as a model to investigate factors that regulate hALC-1 promoter activity. Vasopressin induced hypertrophy and activated a panel of signaling pathways in H9c2T1 cardiomyoblasts. Moreover, it led to an upregulation of hALC-1 promoter activity. Intracellular rather than extracellular Ca2+ sources were involved in the upregulation of the hALC-1 promoter under vasopressin-induced hypertrophy. Inhibition of the protein kinase C with bisindolylmaleimide had no significant influence on hALC-1 promoter activity. However, vasopressin- induced upregulation of the hALC-1 promoter was associated with nuclear translocation of NFAT. Inhibition of calcineurin with cyclosporin A reduced the vasopressin effect. Moreover, the Ca2+-calmodulin-dependent protein kinases (CaMKs) inhibitor KN93 decreased the hALC-1 promoter activity to almost basal levels. Localization studies showed that CaMKIV, but not CaMKIIdelta, accumulated in the nucleus in response to vasopressin. Thus, both the Ca2+-calmodulin-calcineurin-NFAT pathway and the CaMKs play a role in the activation of the human ALC-1 promoter. Therefore, the same pathways that are involved in human heart hypertrophy were shown to be important for the activation of the hALC-1 promoter.

Obwohl die humane atriale leichte Myosinkette 1 (hALC-1) im normalen Herzen nicht exprimiert wird, kommt es zur Reexpression im hypertrophierten Ventrikel verschiedener Kardiomyopathien. Untersuchungen in mehreren in vitro Studien sowie in transgenen Tiermodellen haben gezeigt, dass die Expression der hALC-1 zu einer erhöhten Leistungsfähigkeit und Kontraktilität des Herzens führt. Bisher ist aber noch nicht geklärt, welche Faktoren die Transkription des hALC-1 Gens regulieren. Deshalb wurde die Kardiomyoblasten-Zellinie H9c2 mit einem Reportergenkonstrukt stabil transfiziert, in dem das Luziferasegen unter der Kontrolle des hALC-1 Promotors steht (H9c2T1). Mit Hilfe dieses Kardiomyoblasten-Modells sollten die Faktoren identifiziert werden, die die Aktivität des hALC-1 Promotors beeinflussen. Behandlung mit Vasopressin führte zur Hypertrophie der H9c2T1 Kardiomyoblasten und zur Aktivierung einer Reihe von Signalwegen. Weiterhin kam es zu einer Hochregulierung der Aktivität des hALC-1 Promotors. Intrazelluläre anstatt extrazellulärer Ca2+ Quellen waren daran beteiligt. Inhibition der Protein Kinase C mittels Bisindolylmaleimide hatte keinen signifikanten Einfluss auf die hALC-1 Promotoraktivität. Die Vasopressin induzierte Aktivierung des hALC-1 Promotors stand jedoch im Zusammenhang mit nukleärer Translokation von NFAT. Inhibition von Calcineurin durch Cyclosporin A reduzierte den Vasopressin-Effekt. Außerdem wurden die Ca2 +-Calmodulin-abhängigen Protein Kinasen (CaMKs) durch den Inhibitor KN93 gehemmt. Dies führte dazu, dass die Aktivität des hALC-1 Promotors fast bis auf den basalen Level abnahm. Lokalisationsstudien zeigten weiterhin, dass es zu einer Kern-Akkumulation der CaMKIV und nicht der CaMKIIdelta nach Stimulierung mit Vasopressin kam. Folglich spielen der Ca2+-Calmodulin- Calcineurin-NFAT Signalweg wie auch die CaMKs eine Rolle bei der Aktivierung des hALC-1 Promotors. Es konnte also gezeigt werden, dass die Signalwege, die die Hypertrophy des humanen Herzens beeinflussen auch wichtig bei der Aktivierung des hALC-1 Promotors sind.