Medizinische Universität Graz

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Bibliografische Informationen

Titel

Identifizierung und Charakterisierung von Kif1bß und hsSASS-6 als neue krankheitsassoziierte Gene bei neurologischen Erkrankungen

Kurzfassung

Die Entwicklung des menschlichen Gehirns wird durch die Abfolge hochregulierter Prozesse gewährleistet. Bereits geringe Abweichungen können schwere neurologische Entwicklungsschäden zur Folge haben. Im Zuge dieser Arbeit wurden zwei konsanguine Familien mit autosomal rezessiven neurologischen Erkrankungen untersucht. Während Patienten aus der einen Familie mit einem bekannten Krankheitsbild diagnostiziert wurden (autosomal rezessive primäre Mikrocephalie [MCPH]), zeigten die Betroffenen aus der zweiten Familie eine bis dato unbekannte syndromale Form einer mentalen Entwicklungsstörung mit Balkenagenesie. Aufgrund des konsanguinen Familienhintergrunds ist die Wahrscheinlichkeit einer Homozygotie des betroffenen Allels bei autosomal rezessiven Erkrankungen stark erhöht. Mit Hilfe eines SNP-Arrays war es uns möglich zwei neue homozygote Loci auf Chromosom 1 für die besagten Erkrankungen zu identifizieren. Durch nachfolgende Sanger Sequenzierung und Next Generation Sequencing konnten die potentiell kausalen Mutationen entdeckt werden. Im bis dato unbekannten MCPH14 Lokus auf Chromosom 1p21.3-p13.1 wurde bei allen Betroffenen der Familie die homozygote Fehlsinn-Mutation in der hoch-konservierten PISA-Domäne des hsSAS-6 Proteins nachgewiesen. SAS-6 ist ein essentieller Faktor für die Generierung der Prozentriole. Über Knock-down und Co-Lokalisierungsstudien in U2OS Zellen, war es uns möglich eine durch die Mutation induzierte Häufung an monopolaren Spindeln, als auch einen Anstieg der Zellen mit weniger als 4 Zentriolen nachzuweisen. Die Anzahl der letztendlich im Gehirn vorhandenen Neuronen wird durch die Etablierung eines ausreichend großen Pools an neuronalen Stammzellen bestimmt. Unsere Ergebnisse zeigen jedoch, dass die Zellteilung durch die Mutation zum Teil gestört ist, was einen möglichen Pathomechanismus bei der Entstehung einer primären Mikrozephalie darstellt. Durch molekulargenetische Untersuchungen des homozygoten Bereichs auf Chromosom 1p36.31-p36.21 konnten wir in der zweiten Familie eine Splice-site Mutation im C-Terminus der β-Isoform des Kif1b Gens als potentiell kausale Mutation identifizieren. Durch den Verlust dieser Splice Donor Stelle kommt es zum „skipping“ des vorletzten Exons und einem nachfolgenden Frameshift in der restlichen Sequenz von Kif1Bβ. Kif1B gehört zur Familie der Kinesin-3 Proteine und ist für den Transport von Vorläufern von synaptischen Vesikeln verantwortlich. Im Zuge dieser Arbeit gelang es uns zu beweisen, dass durch den partiellen Verlust der PH-Domäne, welche für die Vesikelinteraktion notwendig ist, die Lokalisation von Kif1Bβ in der Zelle verändert und eine Interaktion mit p75NTR Vesikeln nicht mehr möglich ist. Es konnte somit ein eindeutiger Funktionsverlust des mutierten Kif1Bβ Proteins nachgewiesen werden.
Mit unseren funktionellen Studien konnte die Bedeutung von Kif1B während der Entwicklung des zentralen Nervensystems nachgewiesen werden.

Schlagwörter

kif1bß; Kif1Bß, hsSAS-6; hsSASS-6; SASS6; Mikrozephalie; MCPH; mentale Entwicklungsstörung

Anzahl Seiten

Publikationsjahr

2020

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