Nkx2.5 spielt bei der Entstehung und Differenzierung von Herzvorläuferzellen sowie bei der Entwicklung reifer Kardiomyozyten eine zentrale Rolle. Isl1 hat sich in den letzten Jahren zum wichtigsten Marker des sekundären Herzfeldes, aus dem große Teile des adulten Herzens entstehen, herauskristallisiert. Die gemeinsame Expression dieser beiden Faktoren markiert eine Population multipotenter kardialer Vorläuferzellen, die in vivo und in vitro alle Gewebe des Herzens bilden können. Die molekularbiologischen Mechanismen, die zur Spezifizierung und Differenzierung dieser Vorläuferzellen führen, sind indes weitgehend unbekannt. Diese Arbeit hat sich zum Ziel gesetzt, die gemeinsame Funktion von Isl1 und Nkx2.5 sowie deren Zusammenspiel zu charakterisieren. Dazu wurde zunächst die Interaktion der beiden Transkriptionsfaktoren in vitro mittels bakteriell synthetisierten Proteinen sowie in vivo in einem heterologen Zellsystem und in embryonalen Stammzellen der Maus untersucht. Weiterhin wurde ihr Einfluss im heterologen Zellsystem auf das Expressionsverhalten verschiedener downstream gelegener Gene der kardialen Entwicklung analysiert. Zuletzt wurde die gegenseitige Regulierung der beiden Transkriptionsfaktoren und der damit verbundene Übergang von der Spezifizierung zur Differenzierung kardialer Progenitorzellen überprüft. Diese Studie zeigt, dass Nkx2.5 und Isl1 sowohl in vitro als auch im heterologen Zellsystem direkt miteinander interagieren und einen Komplex bilden können. Dabei scheint die Homeodomäne von Nkx2.5 die entscheidende Struktur für die Interaktion der beiden Faktoren zu sein. Des Weiteren wurde dargestellt, dass diese gemeinsam an einem Enhancer-Element des insulin-like growth factor binding protein 5 (Igfbp5) einen synergistischen, transkriptionsinhibierenden Effekt ausüben. Außerdem wurde gezeigt, dass Nkx2.5 an mehrere Enhancer-Elemente, die sich oberhalb des Isl1-Lokus befinden, binden kann und dort zu einer verminderten Transkription führt. In dieser Arbeit ergeben sich erstmals Hinweise darauf, dass die beiden zentralen Transkriptionsfaktoren der kardialen Entwicklung, Nkx2.5 und Isl1, in einem transkriptionellen Komplex zusammenarbeiten und so die Aktivität anderer Gene regulieren können. Darüber hinaus legen die Ergebnisse nahe, dass der Regulierung der Isl1-Expression durch Nkx2.5 ein direkter Mechanismus im Sinne einer negativen Feedback-Schleife zu Grunde liegt, der möglicherweise einer der entscheidenden Schritte beim Übergang von der Spezifizierung zur Differenzierung kardialer Vorläuferzellen im sekundären Herzfeld darstellt.      «

Nkx2.5 spielt bei der Entstehung und Differenzierung von Herzvorläuferzellen sowie bei der Entwicklung reifer Kardiomyozyten eine zentrale Rolle. Isl1 hat sich in den letzten Jahren zum wichtigsten Marker des sekundären Herzfeldes, aus dem große Teile des adulten Herzens entstehen, herauskristallisiert. Die gemeinsame Expression dieser beiden Faktoren markiert eine Population multipotenter kardialer Vorläuferzellen, die in vivo und in vitro alle Gewebe des Herzens bilden können. Die molekularbio...     »

Nkx2.5 is one of the key players in the formation and differentiation of progenitor cells and in the development of mature cardiomyocytes. Over the last years, Isl1 has become one of the most important markers of the second heart field precursor cells which form large parts of the adult heart. The simultaneous expression of both factors marks a population of multipotent cardiac progenitors wich can differentiate in vitro and in vivo into all different cardiac lineages. However, the molecular mechanism governing the specification and differentiation of these progenitors is widely unknown. This work aims at characterizing the function of Nkx2.5 and Isl1 as well as examining possible interactions between them. At first, the interaction between those two transcription factors was studied in vitro using bacterially synthesized protein and in vivo in a heterologous cell system as well as in mouse embryonic stem cells. Moreover, the joint influence of Isl1 and Nkx2.5 on the expression of possible downstream target genes was analyzed in a heterologous cell system. Furthermore, the mutual regulation of these two proteins potentially connected to the switch from specification to differentiation in cardiac progenitor cells was examined. This work demonstrates the physical interaction of Nkx2.5 and Isl1 in vitro as well as in a heterologous cell system. Moreover, the data suggest the homeodomain of Nkx2.5 as the essential structure for the interaction between those two factors. Furthermore, they exert a synergistic, inhibiting effect on one enhancer element of the insulin like growth factor binding protein 5 (Igfbp5). At last, Nkx2.5 was proven to bind to several enhancer elements upstream of the genomic Isl1 locus and to silence the transcription of this gene. The results suggest that the two key transcription factors in cardiac development, Nkx2.5 and Isl1, can join in a transcriptional complex and thus potentially regulate the activity of downstream target genes. In addition, there is evidence for the downregulation of Isl1 expression by Nkx2.5 to be the result of a negative feedback loop in which Nkx2.5 exhibits a direct, silencing effect on the Isl1 gene. This could potentially be one of the crucial steps in the development of cardiac progenitors in the second heart field.      «

Nkx2.5 is one of the key players in the formation and differentiation of progenitor cells and in the development of mature cardiomyocytes. Over the last years, Isl1 has become one of the most important markers of the second heart field precursor cells which form large parts of the adult heart. The simultaneous expression of both factors marks a population of multipotent cardiac progenitors wich can differentiate in vitro and in vivo into all different cardiac lineages. However, the molecular mec...     »