Characterisation of MuRF1 Expression and Interaction Using Multi-Omics in Glucocorticoid Skeletal Muscle Atrophy

Muskelatrophie ist gekennzeichnet durch eine Reduktion des Durchmessers von Muskelfasern als Reaktion auf eine lang anhaltende körperliche Inaktivität, Erkrankung (z.B. Krebs, Diabetes, Sepsis usw.) oder durch Alterung. Muskelatrophie wird ausgelöst durch den Abbau der kleinsten kontraktilen Einheit – dem Sarkomer – was die betroffenen Muskelgewebe schwächt und die Lebensqualität der Patienten einschränkt. Während die schrittweisen Mechanismen, die zum Abbau des Sarkomers führen, noch nicht vollständig verstanden sind, wurden trotzdem bereits wichtige Marker identifiziert, die mit Atrophie in Zusammenhang stehen. Ein solcher robuster Marker ist die Ubiquitin-E3-Ligase MuRF1, die durch das Gen Trim63 kodiert wird. Trotz intensiver Bemühungen, die genaue Funktion dieses Enzyms zu verstehen, ist seine Rolle bei der Atrophie bisher unklar. Um diese E3-Ligase Funktion besser zu verstehen, habe ich das globale Transkriptom und Proteom in einem C2C12-Muskelzellkulturmodell bestimmt. Zusätzlich habe ich interagierende Faktoren von MuRF1 und seine Expressionsumgebung während der Differenzierung und der Dexamethason-induzierten Atrophie weiter charakterisiert. Transkriptomische und proteomische Profile zeigten eine globale Herunterregulierung von zytoplasmatischen Ribosomen in der Atrophie, während die Häufigkeit mitochondrialer Komponenten erhöht war. Darüber hinaus wurde ein akuter Anstieg alternativer RNA Spleißereignisse beobachtet. Hierzu zählten auch Gene, die zuvor mit Atrophie in Verbindung gebracht wurden. Eine erhöhte MuRF1-Expression wurde als Reaktion auf die Dexamethason-Behandlung festgestellt, obwohl kein unmittelbarer Abbau von Sarkomerkomponenten sichtbar war. Durch Proximity-Labeling mit TurboID wurde festgestellt, dass MuRF1 sich in unmittelbarer räumlicher Nähe zu MuRF2 und MuRF3 sowie dem deubiquitinierenden Enzym USP28 und einer weiteren Ubiquitin-E3-Ligase TRIM25 befindet.