Universität zu Köln

Kosmas, Kosmas (2014). Cyclase associated protein 2: Roles in heart physiology and wound healing. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Cyclase-associated proteins (CAPs) are evolutionary conserved proteins, essential for normal actin organization by binding to G-actin and regulating actin filament dynamics. Loss of CAP results in defects in cell morphology, migration, endocytosis and development. Higher eukaryotes have two homologs of CAP, CAP1 and CAP2, which are closely related. CAP1 shows a broad tissue distribution, whereas CAP2 is significantly expressed only in brain, heart and skeletal muscle, and skin. To identify the in vivo function of CAP2 we generated mice in which the Cap2 gene was inactivated by a gene-trap approach. Mutant mice showed a decrease in body weight and had a decreased survival rate. We analyzed skeletal muscle, heart and skin phenotypes. Knockout mice developed a severe cardiac defect marked by dilated cardiomyopathy (DCM) associated with drastic reduction in basal heart rate and prolongations in atrial and ventricular conduction times. In muscle, CAP2 is an essential component of the M-line in the sarcomere and its ablation leads to disarrayed sarcomeric organization. In human skin, CAP2 is present in all living layers of the epidermis localizing to the nuclei and the cell periphery. We performed in vivo wound healing experiments in WT and in mice lacking CAP2 and observed delayed wound repair in knockout mice. In addition, knockout mice showed decreased macrophage infiltration, slower neovascularization and increase in apoptosis. Furthermore, fibroblasts which were isolated from mice lacking CAP2 showed reduced velocity, developed long filopodia and increased focal adhesions, something that can be attributed to the effect of CAP2 on G-/F-actin ratio. Taken together, our studies so far show that CAP2 has roles in cardiac physiology, cell migration and wound healing.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Zyklase-assoziiertes Protein 2: Rollen in der Herzphysiologie und Wundheilung Germanic languages
Translated abstract:	Abstract Language Zyklase-assoziierte Proteine (CAP) sind evolutionär hoch konservierte Proteine, die durch die Bindung an G-Aktin die Dynamik der Aktinfilamente regulieren. Verlust von CAP führt zu Defekten in Zellentwicklung, -morphologie, -migration sowie Endozytose. Höhere Eukaryoten weisen zwei CAP-Isoformen auf, CAP1 und CAP2. CAP1 ist ubiquitär, während CAP2 ausschließlich im Gehirn, Herz, Skelettmuskulatur und in der Haut exprimiert wird. Um die in vivo Funktion von CAP2 zu untersuchen, wurde ein Mausmodell entwickelt, in dem das Cap2 Gen mit Hilfe der sog. “gene trap“-Methode inaktiviert wurde. Die Mutanten wiesen geringeres Körpergewicht sowie geringere Lebenserwartung auf. Des Weiteren wurden Skelettmuskulatur-, Herz- und Hautphänotypen untersucht. Die Knockoutmäuse entwickelten schwere Herzfehler, die sich durch dilatative Kardiomyopathie definierten. Ferner zeigten sie eine reduzierte Basalfrequenz sowie verlängerte Atrium- und Ventrikelkonduktionszeiten. Im Muskel stellt CAP2 eine essentielle Komponente der M-Bande im Sarkomer) dar, deren Organisation bei fehlendem CAP2 beeinträchtigt ist. In humaner Haut ist CAP2 in allen epidermalen Schichten vorzufinden und ist in den Zellen sowohl im Kern als auch an der Zellperipherielokalisiert. Wundheilungsexperimente an CAP2-Knockoutmäusen führten zur verzögerten Wundschließung im Vergleich zu Wildtypmäusen. Zudem wurden verringerte Makrophageninfiltration, langsamere Neovaskularisation und erhöhte Apoptose in Knockoutwunden beobachtet. Primäre Fibroblasten aus der CAP2-Knockouthaut zeigten außerdem eine reduzierte Migrationsgeschwindigkeit, bildeten lange Filopodien und vermehrt Fokaladhäsionen, was wahrscheinlich auf den Effekt von CAP2 auf das G/F-Aktinverhältnis zurückzuführen ist. Zusammengefasst zeigen die oben genanntenBefunde, dass CAP2 eine Rolle in der Herzphysiologie, Zellmigration und Wundheilung spielt. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Kosmas, Kosmas kosmask@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-60690
Date:	5 May 2014
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Medicine > Biochemie > Institut I für Biochemie
Subjects:	Natural sciences and mathematics Chemistry and allied sciences Life sciences Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Cyclase associated protein; CAP1; wound healing; cell migration; actin; actin binding proteins English
Date of oral exam:	23 June 2014
Referee:	Name Academic Title Noegel, Angelika A. Prof. Dr. Dohmen, Jürgen Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/6069