RNA Sequencing Based Gene Expression Comparison in GDF11 and Myostatin (GDF8) Treated C2C12 Cells

Abstract

Hintergrund: Growth Differentiation Factor 11 (GDF11) und Myostatin (MSTN/ GDF8) sind zwei strukturell ähnliche Liganden, die je nach Gewebeart, dennoch sehr unterschiedliche Funktionen ausüben können. Diese Arbeit untersucht die Genexpressionsmuster beider Moleküle in Myoblasten (C2C12 Zellen) mittels RNA Sequenzierung, um neue Erkenntnisse über Ihre Funktion im Muskelgewebe zu gewinnen.

Material und Methoden: Die RNA Sequenzierung wurde an vorbehandelten C2C12 Zellkulturen (Myoblasten) durchgeführt. Hierzu wurden fünf experimentelle Gruppen etabliert, die entweder mit GDF11/ Myostatin in Konzentrationen von 1nM und 10nM, oder der Pufferlösung inkubiert worden sind. Pro Gruppe existierten drei biologische Replikate. Nach der RNA Sequenzierung erfolgte ein Vergleich von Genexpressionsmustern dieser Gruppen untereinander.

Ergebnisse: Der direkte Vergleich von GDF11 und Myostatin erbrachte keinen signifikanten Unterschied in Genexpressionsmustern. Weiterhin identifizierten wir 38 unterschiedlich exprimierte Gene in Gruppenvergleichen mit der Kontrollgruppe. Diese Unterschiede zeigten eine Konzentrationsabhängigkeit der Aktivierungsmuster. Zudem zeichnete sich anhand des String-Netzwerkes eine Gruppenbildung der exprimierten Gene ab, sowie die Aktivierung in diesem Zusammenhang noch nicht beschriebener Gene/ Genprodukte, wie GADD45, SMAD7, HOXA3 und des EGR-1.

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse bestätigten indirekt die Unterschiede in der Rezeptoraffinität beider Moleküle. Die Expression zahlreicher signifikant unterschiedlicher Gene/ Gengruppen, wie die des GADD45, SMAD7, HOXA3 und des EGR-1 demonstrierte funktionelle Zusammenhänge und Aktivierungsmuster, die in der aktuellen Literatur noch nicht thematisiert worden sind. Dies ist ein bedeutender Schritt zur Erklärung der Funktionen beider Liganden im Muskelgewebe, welcher zur Generierung weiterführender wissenschaftlicher Fragestellungen beitragen wird.