Severe DCM phenotype of patient harboring RBM20 mutation S635A can be modeled by patient-specific induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Katrin Streckfuss-Bömeke - , Georg-August-Universität Göttingen, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) (Autor:in)
  • Malte Tiburcy - , Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK), Georg-August-Universität Göttingen (Autor:in)
  • Andrey Fomin - , Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK), Ruhr-Universität Bochum (Autor:in)
  • Xiaojing Luo - , Institut für Pharmakologie und Toxikologie (Autor:in)
  • Wener Li - , Institut für Pharmakologie und Toxikologie (Autor:in)
  • Claudia Fischer - , Georg-August-Universität Göttingen, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) (Autor:in)
  • Cemil Özcelik - , Charité – Universitätsmedizin Berlin, Medizinischen Klinik I Kardiologie (Autor:in)
  • Andreas Perrot - , Charité – Universitätsmedizin Berlin (Autor:in)
  • Samuel Sossalla - , Georg-August-Universität Göttingen, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK), Universität Regensburg (Autor:in)
  • Jan Haas - , Universität Heidelberg, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) (Autor:in)
  • Ramon Oliveira Vidal - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE) (Autor:in)
  • Sabine Rebs - , Georg-August-Universität Göttingen (Autor:in)
  • Sara Khadjeh - , Georg-August-Universität Göttingen, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) (Autor:in)
  • Benjamin Meder - , Universität Heidelberg, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) (Autor:in)
  • Stefan Bonn - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen e.V. (DZNE), Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) (Autor:in)
  • Wolfgang A. Linke - , Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK), Ruhr-Universität Bochum (Autor:in)
  • Wolfram Hubertus Zimmermann - , Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK), Georg-August-Universität Göttingen (Autor:in)
  • Gerd Hasenfuss - , Georg-August-Universität Göttingen, Deutsches Zentrum für Herz-Kreislaufforschung (DZHK) (Autor:in)
  • Kaomei Guan - , Institut für Pharmakologie und Toxikologie, Universitätsmedizin Göttingen, Georg-August-Universität Göttingen (Autor:in)

Abstract

The ability to generate patient-specific induced pluripotent stem cells (iPSCs) provides a unique opportunity for modeling heart disease in vitro. In this study, we generated iPSCs from a patient with dilated cardiomyopathy (DCM) caused by a missense mutation S635A in RNA-binding motif protein 20 (RBM20) and investigated the functionality and cell biology of cardiomyocytes (CMs) derived from patient-specific iPSCs (RBM20-iPSCs). The RBM20-iPSC-CMs showed abnormal distribution of sarcomeric α-actinin and defective calcium handling compared to control-iPSC-CMs, suggesting disorganized myofilament structure and altered calcium machinery in CMs of the RBM20 patient. Engineered heart muscles (EHMs) from RBM20-iPSC-CMs showed that not only active force generation was impaired in RBM20-EHMs but also passive stress of the tissue was decreased, suggesting a higher visco-elasticity of RBM20-EHMs. Furthermore, we observed a reduced titin (TTN) N2B-isoform expression in RBM20-iPSC-CMs by demonstrating a reduction of exon skipping in the PEVK region of TTN and an inhibition of TTN isoform switch. In contrast, in control-iPSC-CMs both TTN isoforms N2B and N2BA were expressed, indicating that the TTN isoform switch occurs already during early cardiogenesis. Using next generation RNA sequencing, we mapped transcriptome and splicing target profiles of RBM20-iPSC-CMs and identified different cardiac gene networks in response to the analyzed RBM20 mutation in cardiac-specific processes. These findings shed the first light on molecular mechanisms of RBM20-dependent pathological cardiac remodeling leading to DCM. Our data demonstrate that iPSC-CMs coupled with EHMs provide a powerful tool for evaluating disease-relevant functional defects and for a deeper mechanistic understanding of alternative splicing-related cardiac diseases.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)9-21
Seitenumfang13
FachzeitschriftJournal of Molecular and Cellular Cardiology
Jahrgang113
PublikationsstatusVeröffentlicht - Dez. 2017
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

Scopus 85030769808
PubMed 28941705

Schlagworte

Schlagwörter

  • Alternative splicing, Cardiomyocytes, Dilated cardiomyopathy (DCM), Induced pluripotent stem cells (iPSCs), RNA-binding motif protein 20 (RBM20), Titin (TTN)