Proteins of the Ena/VASP protein family are important regulators of actin and participate in cell-cell and cell-matrix adhesions. To date, the physiological importance of Ena/VASP proteins for integrity of the cardiovascular system has remained unclear. To study cardiovascular functions of Mena and VASP, we used an established VASP knockout mouse in combination with a novel gene-trap-based model to ablate Mena function. In the mutated Mena mouse, the endogenous Mena gene is disrupted by the insertion of a β-galactosidase construct and β-galactosidase expression is under the control of the endogenous Mena promoter. X-gal staining of mouse organs revealed Mena promoter activity in smooth muscle layers of vessels, intestines and bronchioles, but also in cells of the brain, in cardiomyocytes and in the respiratory epithelium of bronchioles. In wild-type mice, Western blotting revealed differing protein expression patterns of VASP and Mena. Mena expression was observed in almost every tissue, predominantly in heart, lung, stomach, large intestine, testis, brain and eye. Additionally, the neuronalspecific Mena isoform was expressed in brain, eye, and slightly in heart and stomach. VASP protein, in contrast, was predominantly detected in spleen and thrombocytes. In gene-trapped mice, Mena expression was largely reduced in heart, lung and stomach but only slightly decreased in brain and testis. Immunofluorescence microscopy revealed colocalisation of Mena and F-actin at intercalated discs of cardiomyocytes and strong colocalisation of Mena and α- smooth-muscle-actin in vessels and bronchioles. Functional analysis of Mena/VASP-mutated and wild-type mice using electrocardiography suggested that the depletion of either Mena or VASP does not interfere with normal heart function. However, in double-deficient mice, the resting heart rate was significantly increased, probably reflecting a mechanism to compensate defects in ventricle contraction and to maintain a normal cardiac output. In agreement, cardiac catheter investigations suggested dilated cardiomyopathy in doubledeficient mice. Thus, although Western blot analysis showed differing protein expression patterns of Mena and VASP, these findings suggest that Mena and VASP mutually compensate for each other. Concerning Mena, we propose an important role of the protein in vessel walls, cardiomyocytes and bronchioles. / Proteine der Ena/VASP-Familie sind wichtige Regulatoren der Aktin-Dynamik und sind Bestandteile von Zell-Zell- und Zell-Matrix-Kontakten. Bis heute ist die physiologische Bedeutung der Ena/VASP-Proteine speziell im kardiovaskulären System noch nicht geklärt. Um die kardiovaskuläre Funktion von Mena (mammalian Ena) und VASP zu untersuchen, nutzten wir eine etablierte VASP-Knockout-Maus in Kombination mit einem neuen Gene-trap-Maus-Modell, welches die Mena-Funktion ausschaltet. In der mutierten Mena-Maus wird das endogene Mena-Gen durch die Insertion eines β-Galaktosidase-Konstrukts gespalten, sodass die Mena-Funktion ausfällt und die β-Galaktosidase-Expression unter der Kontrolle des endogenen Mena-Promoters steht. X-Gal-Färbungen von Mausorganen ließen Mena-Promoter-Aktivität in glatter Muskulatur von Gefäßen, Darm und Bronchiolen, aber auch in Zellen des Gehirns, in Kardiomyozyten und im respiratorischen Flimmerepithel der Bronchiolen erkennen. In Wildtyp-Mäusen, zeigten Western-Blot-Untersuchungen unterschiedliche Protein-Expressionsmuster für VASP und Mena. Mena-Expression wurde in fast allen Geweben entdeckt, hauptsächlich in Herz, Lunge, Magen, Dickdarm, Hoden, Gehirn und in den Augen. Zusätzlich wurde die neuronale Mena-Isoform im Gehirn, in den Augen und ein wenig auch in Herz und im Magen exprimiert. Im Gegensatz dazu, wurde VASP hauptsächlich in Thrombozyten und in Milzgewebe gefunden. In den auf dem Gene-trap basierenden Mäusen war die Expression von Mena im Herz, in der Lunge und im Magen deutlich reduziert, während nur eine leichte Verringerung im Gehirn und im Hodengewebe festzustellen war. Immunfluoreszenz-Mikroskopie legten Kolokalisation von Mena und F-Aktin an Glanzstreifen von Kardiomyozyten und deutliche Kolokalisation von Mena und glattmuskulärem Aktin in Gefäßen und Bronchien dar. Funktionsanalysen von Mena/VASPmutierten und Wildtyp-Mäusen anhand von EKG-Aufzeichnungen, ließen vermuten, dass ein Verlust von entweder Mena oder VASP die normale Herzfunktion nicht negativ beeinträchtigt. Wohingegen die Ruheherzrate von doppeldefizienten Mäusen deutlich erhöht war, was möglicherweise auf einen Mechanismus zur Kompensation der defizienten Ventrikelkontraktion zurückzuführen ist, um ein normales Herz-Zeit-Volumen aufrecht zu erhalten. Dies stimmt mit Herzkatheter-Untersuchungen überein, die auf eine Dilatative Kardiomyopathie bei doppeldefizienten Mäusen hindeuteten. Folglich ist davon auszugehen, dass Mena- und VASP-Proteine füreinander kompensieren können, obwohl Western-Blot-analysen unterschiedliche Expressionsmuster gezeigt haben. Mena betreffend, vermuten wir eine wichtige Rolle des Proteins in Gefäßwänden, in Kardiomyozyten und in Bronchien.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:5761 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Merkel, Carla Jennifer |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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