Die Rolle von Notch und Integrin-β1 in der Muskelentwicklung

Craniofacial muscles are small skeletal muscles involved in mastication, swallowing, vocalization and facial expression. In contrast to trunk and limb muscles, the majority of craniofacial muscles originate from head mesoderm. Different transcriptional mechanisms control the expression of the myogenic regulatory factors and therefore entry into the differentiation program in trunk and craniofacial muscle. Notch signaling controls trunk myogenesis, but its function in craniofacial muscle development has been little investigated. I show here that the progenitor cell pool in craniofacial muscle of Dll1LacZ/Ki mutant mice is depleted early and that this is largely rescued by an additional mutation of MyoD. My data show that suppression of MyoD is the major function of Notch in both, craniofacial and trunk myogenesis. However, other Notch functions differ. In particular, colonization of emerging satellite cells and Pax7 expression is differentially affected by Notch signaling in somite- and cranial mesoderm-derived muscle. Muscle fibers are multinucleated syncytia that arise by the fusion of mononucleated myoblasts, which allows generation, growth, and repair of muscle fibers. On a cellular level, the fusion is characterized by cell adhesion, alignment of myoblast membranes and membrane fusion. Previous work had indicated that Integrin-β1 is essential for fusion. ILK is an adaptor protein that is known to bind to the intracellular domain of Integrin-β1, and is thought to transmit integrin signals to the cytoskeleton. I tested here whether ILK is essential for myoblast fusion and directly compared Integrin-β1 and ILK phenotypes. I observed pronounced deficits in myoblast fusion in ILK mutant mice in vivo, but the phenotype was less severe than the one observed for Integrin-β1 mutants. My data show that ILK is in part an essential downstream component of Integrin-β1 signaling in myoblast fusion, and suggest that ILK transmits Integrin signals to the cytoskeleton.Kraniofaziale Muskeln sind kleine Skelettmuskeln des Kopfes, die für Kauen, Schlucken, Vokalisierung und Gesichtsmimik benötigt werden. Im Gegensatz zu den Muskeln des Rumpfes und der Extremitäten stammt die Mehrheit der kraniofazialen Muskeln vom Kopfmesoderm ab. Verschiedene Transkriptionsfaktoren kontrollieren die Expression der Muskelregulationsfaktoren und somit den Eintritt in das Differenzierungsprogramm in der Muskulatur des Rumpfes und Kopfes. Der Notch- Signalweg kontrolliert die Myogenese im Rumpf, aber seine Funktion in der Entwicklung der kraniofazialen Muskeln wurde bisher nur wenig Untersucht. Ich zeige hier, dass der pool von Vorläuferzellen in kraniofazialen Muskeln Dll1LacZ/Ki-mutanter Mäuse zu einem frühen Zeitpunkt aufgebraucht ist und dass dies durch eine zusätzliche Mutation von MyoD größtenteils gerettet werden kann. Meine Daten zeigen, dass die Unterdrückung von MyoD Aktivität die Hauptfunktion von Notch in der Myogenese der Kopf- und Rumpfmuskulatur ist. Jedoch unterscheiden sich andere Funktionen von Notch. Insbesondere unterscheiden sich Satellitenzellen, die von Somiten oder dem kranialen Mesoderm abstammen, in Bezug auf die Notch-abhängige Kolonisierung der sich bildenden Satellitenzellnische und die Expression von Pax7. Muskelfasern sind multinukleäre Synzytien, die aus der Fusion von mononukleären Myoblasten hervorgehen. Myoblastenfusion läuft während der Entstehung, dem Wachstum und der Reparatur von Muskelfasern ab. Charakteristisch für die Fusion ist eine Zelladhäsion zwischen Myoblasten, die anfangs zu einer parallelen Ausrichtung der Zellmembranen führt, die dann aufgelöst werden. Genetische Arbeiten haben gezeigt, dass Integrin-β1 ein wichtiges Molekül in der Myoblastenfusion bei Mäusen ist. ILK ist ein Adaptorprotein, das die intrazelluläre Domäne von Integrin-β1 bindet und das Integrin-Signale an das Zytoskelett vermittelt. Ich habe hier untersucht, ob ILK essentiell für die Fusion von Myoblasten ist und habe die Phänotypen von Integrin-β1 und ILK direkt miteinander verglichen. Ich beobachtete ausgeprägte Defizite in der Myoblastenfusion ILK-mutanter Mäuse in vivo, die aber weniger schwer ausgeprägt waren als die Defizite in Integrin-β1-Mutanten. Meine Daten zeigen, dass ILK zum Teil eine essentielle nachgeschaltete Komponente des Integrin-β1-Signalweges in der Myoblastenfusion ist und deuten darauf hin, dass ILK Integrin-Signale an das Zytoskelett vermittelt