• © Michael Radke, Max Delbrück Center

    Versteckter Schalter im Herz: Berliner Forschung eröffnet neue Wege gegen Herzerkrankungen

Das Herz ist ein Meister der Anpassung. Damit es auf wechselnde Belastungen reagieren kann, laufen in seinen Zellen permanent fein abgestimmte molekulare Prozesse ab. Einer der wichtigsten Regulatoren dabei ist das Protein RBM20. Forschende des Max Delbrück Center in der Brain City Berlin haben jetzt entdeckt, dass dieses Protein weit komplexer reguliert wird, als bisher angenommen – und damit einen möglichen neuen Ansatzpunkt für die Behandlung schwerer Herzerkrankungen identifiziert. Die Ergebnisse wurden in „Nature Communications" veröffentlicht. 

Molekulare Feder im Herzmuskel 

RBM20 steuert das sogenannte alternative Spleißen: einen Vorgang, durch den eine Zelle aus demselben Gen unterschiedliche Boten-RNA herstellen kann. Gemeinsam mit anderen Proteinen reguliert RBM20 unter anderem die Produktion von Titin, einem Riesenmolekül, das wie eine molekulare Feder wirkt und den Herzmuskel elastisch hält. Defekte im RBM20-Gen können diese Elastizität beeinträchtigen und sind mit schweren Kardiomyopathien und Herzschwäche verbunden. 

Die Arbeitsgruppe „Translationale Kardiologie und Funktionelle Genomforschung" von Professor Michael Gotthardt am Max Delbrück Center hat nun gemeinsam mit Kolleg*innen einen bislang unbekannten Genschalter entdeckt: Das RBM20-Gen kann von verschiedenen Startpunkten aus aktiv werden und dadurch unterschiedlich aufgebaute RNA- und Proteinmoleküle hervorbringen, sogenannte Isoformen. 

Ein überraschendes Ergebnis 

Die Entdeckung wurde bei einem Experiment entdeckt, das eigentlich etwas anderes zeigen sollte. Das Team entwickelte ein Mausmodell, in dem der genetische Code für den Startpunkt der RBM20-Transkription verändert wurde. Die Forschenden erwarteten, dass die Produktion des Proteins damit vollständig geblockt werden würde. Stattdessen stellten die Mäuse weiterhin RBM20 her – allerdings in einer kürzeren Isoform. „Das hat uns komplett überrascht", sagt Dr. Michael Radke, einer der Erstautor*innen der Studie. 

In weiteren Analysen von Herzgewebe aus Mäusen, Ratten und menschlichen Herzpatient*innen zeigte sich: Das RBM20-Gen besitzt mehrere Startpunkte für die Transkription, und das Gleichgewicht zwischen den Isoformen wird besonders streng reguliert – nämlich um den Zeitpunkt der Geburt herum, wenn das Herz von fetalen zu adulten Funktionen übergeht. 

Krankheitsspezifische Muster 

Besonders aufschlussreich waren die Befunde im menschlichen Herzgewebe. Bei der hypertrophen Kardiomyopathie, bei der sich der Herzmuskel stark verdickt, war die Gesamtmenge an RBM20 erhöht – vor allem durch einen Anstieg der kürzeren Isoform. Bei der dilatativen Kardiomyopathie, bei der sich das Herz vergrößert und an Pumpkraft verliert, waren beide Isoformen im Vergleich zu gesundem Gewebe erhöht, wobei die längere Isoform besonders auffiel. 

„Diese Ergebnisse zeigen, dass Herzzellen RBM20 auf weitaus komplexere Weise regulieren, als wir bislang gedacht hatten", sagt Gotthardt, Letztautor der Studie. „Es kommt nicht nur auf die Menge des hergestellten Proteins an, sondern auch auf die Isoform." 

Ansatzpunkt für präzisere Therapien 

RBM20 ist bereits als Zielstruktur für Medikamente gegen Kardiomyopathien bekannt. Die neuen Erkenntnisse könnten diesen Ansatz deutlich verfeinern. „RBM20 ist als Krankheitsgen bekannt und schon jetzt eine wichtige Zielstruktur für Medikamente gegen Kardiomyopathien und Herzinsuffizienz", sagt Radke. „Unsere Studie legt nahe, dass künftige therapeutische Strategien möglicherweise nicht nur berücksichtigen sollten, wie viel RBM20 produziert wird, sondern auch, um welche Isoform es sich handelt." 

Gezielt in das Gleichgewicht der Isoformen einzugreifen, könnte helfen, die Herzmuskelsteifigkeit präziser zu beeinflussen und gleichzeitig unerwünschte Nebenwirkungen zu reduzieren, so Gotthardt. Weitere Studien sollen die Funktionen der RBM20-Isoformen in größeren Patient*innenkohorten und in Krankheitsmodellen untersuchen. 

Für die Brain City Berlin ist die Studie ein weiteres Beispiel dafür, wie die enge Verzahnung von Grundlagenforschung und translationaler Medizin am Max Delbrück Center zu Erkenntnissen führt, die unmittelbare klinische Relevanz haben. 

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