Identifizierung neuer monogener Krankheitsgene mittels Next Generation Sequencing-Technologie

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kerstin Kutsche, seit 9/2018
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 221465734

Die Exom-Sequenzierung ist heutzutage die Methode der Wahl, um pathogene Sequenzvarianten bei Patienten mit erblichen Krankheiten aufzudecken. In diesem Vorhaben soll dieser Ansatz dazu genutzt werden, neue Krankheitsgene für das Zimmermann-Laband-Syndrom (ZLS), das Hallermann-Streiff-Syndrom, eine syndromale Extremitätenverdopplung und eine familiäre Lebererkrankung mittels neu durchzuführender Exom-Sequenzierung sowie bei sechs Fällen mit einer seltenen syndromalen Erkrankung durch Re-Analyse von Exom-Datensätzen mithilfe einer neu aufgestellten bioinformatischen Pipeline zu identifizieren. Nach der erfolgreichen Identifizierung von neuen monogenen Krankheits- und Kandidatengenen in der ersten Förderperiode sollen in diesem Projekt weiterführende funktionelle Analysen zur Aufklärung der pathophysiologischen Grundlagen ausgewählter Erkrankungen durchgeführt werden. Konkret sollen die strukturellen und funktionellen Auswirkungen von mit dem ZLS assoziierten Aminosäureaustauschen in KCNH1 und ATP6V1B2 mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie aufgeklärt werden. Ko-Immunpräzipitationen und ATPase-Aktivitätsassays dienen zur Überprüfung der Zusammensetzung bzw. Messung der Hydrolyse-Aktivität des V-ATPase-Holoenzyms in Patientenfibroblasten mit der rekurrenten Missense-Mutation p.(Arg485Pro) in ATP6V1B2, das die B2-Untereinheit der V-ATPase kodiert. Aufgrund des bereits bekannten Einflusses der V-ATPase auf vesikuläre Transportvorgänge, soll mithilfe von Biotinylierungsassays und Immunzytochemie untersucht werden, inwiefern die Arg-Pro-Substitution in der B2-Untereinheit den Transport bzw. die Degradierung des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors beeinflusst. Im gleichen Zellsystem dient Live Cell Imaging dazu, das intrazelluläre Trafficking von Albumin zu untersuchen.In Vorarbeiten wurde die private Missense-Variante p.(Gln15Arg) in dem für das Syntaxin-10 kodierenden STX10-Gen identifiziert. Die Variante segregiert mit der Trias aus Kleinwuchs, Katarakten und Schwerhörigkeit in einer Familie. Da auch Syntaxin-10 ein für den intrazellulären Vesikeltransport wichtiges Protein ist, soll mithilfe von Biotinylierungsassays und Hexosaminidase-Assays das Traffickingverhalten des Mannose-6-Phosphat-Rezeptors und mit Immunfluoreszenzanalysen der Transport des Transferrin-Rezeptors untersucht werden. Molekularbiologische, biochemische und zellbiologische Methoden sollen auch für noch in der Zukunft zu identifizierende, putativ krankheitsassoziierte Mutationen genutzt werden, um deren Konsequenzen auf die entsprechende Proteinfunktion zu studieren. Zusammenfassend soll in dem hier vorgeschlagenen Projekt mit der Exom-Sequenzierung und den anschließenden funktionellen Studien an Krankheits- und Kandidatengenen die große methodische Bandbreite der modernen humangenetischen Forschung genutzt werden, um zur genetischen und funktionellen Charakterisierung seltener syndromaler Erkrankungen und damit zu deren grundlegendem Verständnis beizutragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Fanny Kortüm, bis 9/2018