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Molekulare Kardiologie

Die Arbeitsgruppe molekulare Kardiologie befasst sich mit der Untersuchung molekularer Mechanismen der Signaltransduktion in Kardiomyozyten. Das Hauptziel ist die Erforschung von Signalwegen, die eine Hypertrophieentwicklung und Herzinsuffizienz steuern. Insbesondere werden Modulatoren des Mitogen aktivierten Protein Kinase (MAPK)-Signalweges und des Calcineurin-Signalweges untersucht. Die Fragestellungen werden mit Hilfe der Zellkultur, transgener und knock-out Modelle sowie proteinbiochemischer und molekularbiologischer Methoden untersucht. Unsere Nachwuchsgruppe besteht aus Doktoranden der Biologie und Medizin, medizinisch-technischen Assistenten, Dipl. Biologen und wissenschaftlich und klinisch tätigen Ärzten.
Die MAPK-Signalkaskade reguliert entscheidende zelluläre Prozesse wie Zellwachstum, Differenzierung, Mitose und Apoptose. In Kardiomyozyten werden MAPK durch mechanische sowie neurohumorale Stimulation aktiviert und vermittlen Signale der physiologischen Herzfunktion und der kardialen Hypertrophieantwort. Neben den MAPK ist der Calcineurin-NFAT Signalweg von zentraler Bedeutung für die kardiale Hypertrophiereaktion. Ziel ist es ein besseres Verständnis der komplexen Regulation der Aktivierung und Inhibition dieser Signalwege zu entwickeln, um eine therapeutische Anwendung abzuleiten. Speziell untersuchen wir die Modulation der MAPK-Signaltransduktion über das an der Komplexierung der MAPK beteiligen Protein BRAP. Vorarbeiten in vitro und in vivo deuten auf eine wichtige Modulation von BRAP für die Hypertrophieregulation hin. Die Regulation des NFAT-Calcineurin Signalweges soll anhand des Proteins Dual-specificity tyrosin phosphorylation regulated kinase (DYRK1A) untersucht werden. DYRK wurde zuvor als eine wichtige Kinase des Transkriptionsfaktors NFAT (Nuclear Factor of activated T-Cells) beschrieben. Die Phosphatase Calcineurin dephosphoryliert NFAT und fördert so die Expression zahlreicher Gene, die zu einer maladaptiven Hypertrophie führen. Daher untersuchen wir, ob DYRK in Herzmuskelzellen die Entwicklung einer maladaptiven Hypertrophie hemmt. Die Arbeiten sind Teil der Klinischen Forschergruppe KFO 155, gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und durch die Europäische Union (FP6 Projekt "EugeneHeart").

Molecular Cardiology

Our group focuses on molecular mechanisms of signal transduction in cardiomyocytes. Our main intrest is the analysis of pathways regulation affecting hypertrophic growth and heart failure. In particular, we investigate modulators of the mitogen activated protein kinase (MAPK)-pathway and the Calcineurin pathway applying molecular biology methodology including cell culture, protein biochemistry and transgenic and knock-out models. Our junior scientist group consists of medical and biology students, technicians, PhD students, post-docs as well as physicians.
MAPK signaling plays an important role in critical cellular processes including growth, differentiation, mitosis and apoptosis and modulates cardiac signal transduction. MAP-kinases are activated by mechanical and neurohumoral stimulation in cardiomyocytes and modulate signals of physiologic heart function and hypertrophy. Furthermore, the NFAT-Calcineurin pathway is of critical importance for cardiac hypertrophy. Our aim is to understand the complex regulation of activation and inhibition of these pathways to develop suitable therapies. Thus we analyse BRAP, an important modulator of MAPK signaling. Our previous work in vitro and in vivo suggests that BRAP can modulates hypertrophic growth in the heart. To investigate the regulation of the NFAT-Calcineurin pathway we are focussing on the protein Dual-specificity tyrosine phosphorylation regulated kinase 1A (DYRK1A), an important kinase of the transcription factor NFAT (Nuclear Factor of activated T-Cells). The phosphatase Calcineurin dephosphorylates NFAT, thereby inducing expression of many genens leading to maladaptive hypertrophy. Thus we are analysing if DYRK inhibits maladaptive hypertrophy in cardiac myocytes.
Our work is supported by grants from the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) and European Union (FP6 project "EuGeneHeart").