Abstract The mechanical interplay between contractility and mechanosensing in striated muscles is of fundamental importance for tissue morphogenesis, load adaptation, and disease progression, but remains poorly understood. In this study, we investigate the dependence of contractile force generation of cardiac and skeletal muscle on environmental stiffness. Using in vitro engineered muscle micro-tissues that are attached to flexible elastic pillars, we vary the stiffness of the microenvironment over three orders of magnitude and study its effect on contractility. We find that the active contractile force upon electrical stimulation of both cardiac and skeletal micro-tissues increases with environmental stiffness according to a strong power-law relationship. To explore the role of adhesion-mediated mechanotransduction processes, we deplete the focal adhesion protein β-parvin in skeletal micro-tissues. This reduces the absolute contractile force but leaves the mechanoresponsiveness unaffected. Our findings highlight the influence of external stiffness on the adaptive behavior of muscle tissue and shed light on the complex mechanoadaptation processes in striated muscle.

Abstract Non-centrosomal microtubule organizing centers (MTOC) are pivotal for the function of multiple cell types, but the processes initiating their formation are unknown. Here, we find that the transcription factor myogenin is required in myoblasts for the localization of MTOC proteins to the nuclear envelope. Moreover, myogenin is sufficient in fibroblasts for nuclear envelope MTOC (NE-MTOC) formation and centrosome attenuation. Bioinformatics combined with loss- and gain-of-function experiments identified induction of AKAP6 expression as one central mechanism for myogenin-mediated NE-MTOC formation. Promoter studies indicate that myogenin preferentially induces the transcription of muscle- and NE-MTOC-specific isoforms of Akap6 and Syne1 , which encodes nesprin-1α, the NE-MTOC anchor protein in muscle cells. Overexpression of AKAP6β and nesprin-1α was sufficient to recruit endogenous MTOC proteins to the nuclear envelope of myoblasts in the absence of myogenin. Taken together, our results illuminate how mammals transcriptionally control the switch from a centrosomal MTOC to an NE-MTOC and identify AKAP6 as a novel NE-MTOC component in muscle cells.

Abstract Induction of cardiomyocyte proliferation is a promising option to regenerate the heart. Thus, it is important to elucidate mechanisms that contribute to the cell cycle arrest of mammalian cardiomyocytes. Here, we assessed the contribution of the pericentrin (Pcnt) S isoform to the cell cycle arrest in postnatal cardiomyocytes. Immunofluorescence staining of Pcnt isoforms combined with siRNA-mediated depletion indicates that Pcnt S preferentially localizes to the nuclear envelope, while the Pcnt B isoform is enriched at centrosomes. This is further supported by the localization of ectopically expressed FLAG-tagged Pcnt S and Pcnt B in postnatal cardiomyocytes. Analysis of centriole configuration upon Pcnt depletion revealed that Pcnt B but not Pcnt S is required for centriole cohesion. Importantly, ectopic expression of Pcnt S induced centriole splitting in a heterologous system, ARPE-19 cells, and was sufficient to impair DNA synthesis in C2C12 myoblasts. Moreover, Pcnt S depletion enhanced serum-induced cell cycle re-entry in postnatal cardiomyocytes. Analysis of mitosis, binucleation rate, and cell number suggests that Pcnt S depletion promotes progression of postnatal cardiomyocytes through the cell cycle resulting in cell division. Collectively, our data indicate that alternative splicing of Pcnt contributes to the establishment of cardiomyocyte cell cycle arrest shortly after birth.