Biomechanical characterization of striated muscle cells from R155C VCP knock-in and W2710X filamin C knock-in mice: a novel approach to understand the pathogenesis of myofibrillar myopathies

Myofibrilläre Myopathien (MFM) sind eine Gruppe von sporadischen und erblichen Krankheiten der Skelett -und Herzmuskulatur, die zu schweren körperlichen Behinderungen und vorzeitigem Tod führen. MFM werden durch Mutationen in Genen von Desmin, Filamin C, Plectin, VCP, FHL1, ZASP, Myotilin, alpha-B-crystallin und BAG3 verursacht. Erste Ergebnisse unserer biomechanischen Studien an primären humanen Myoblasten mit Desmin -und Plectin Mutationen zeigten eine erhöhte mechanische Steifigkeit und verminderte Stresstoleranz im Vergleich zu Kontrollzellen. Wir stellen daher die Hypothese auf, dass die höhere Steifigkeit der Mutantenzellen bei physiologischer Dehnung und Scherbeanspruchung zu einer höheren mechanischen Belastung und zur Muskelfaserdegeneration führt. Im vorliegenden Projekt werden wir diese Hypothese mit zwei physiologischen MFM Mausmodellen näher untersuchen. Innerhalb des DFG Forschungskonsortium FOR1228 haben wir Zugang zu knock-in Maus-Modellen von zwei der häufigsten humanpathogenen Mutationen (R155C VCP und W2710X filamin C). Mittels Traktionsmikroskopie, Magnetbead-Mikrorheologie und einem Zellstretcher in Kombination mit Konfokalmikroskopie mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung werden wir zwei zentrale Fragen beantworten: (i) was ist der Einfluss dieser Mutationen auf die biomechanische Funktion von skeletalen Myoblasten und Myotuben, und (ii) was sind die molekularen Prozesse, die zu veränderter mechanischer Belastbarkeit in diesen Zellen führen. Dieses Projekt wird einen tieferen Einblick in die biomechanischen Einflüsse der Pathogenese von VCP-und filamin C-bezogenen Myopathien bieten.