Aufklärung molekularer Mechanismen, die am jObes1 Lokus den juvenilen Fettansatz in der Berliner Fettmaus verursachen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Berliner Fettmaus (BFMI) ist durch das spontane Auftreten von juveniler Fettleibigkeit aufgefallen. In Kreuzungsexperimenten wurde dafür der hochsignifikante rezessive juvenile Obesity Locus 1 (jObes1) lokalisiert. Feinkartierung, Komplementationstests und Genexpressionsstudien zeigten, dass das Bardet Biedl Syndrom 7-Gen (Bbs7) für den fetten Phänotyp verantwortlich ist. Das BBS7-Protein ist für die Funktion von Zilien essentiell, die u.a. zum intrazellulären Transport von Membranrezeptoren beitragen. Mutationen in Bbs7 können beim Menschen das Bardet-Biedl-Syndrom verursachen. Auch die BFMI-Maus zeigt Merkmale des Bardet-Biedl-Syndroms wie eine Beeinträchtigung der Retina und Strukturveränderungen im Gehirn. Deshalb hat dieses Projekt direkte Relevanz für den Menschen. Das Ziel des vorliegenden Projekts bestand darin, den Mechanismus aufzuklären, der zur Dysfunktion von Bbs7 und damit zum juvenilen Übergewicht in BFMI führt. Vorliegende Daten deuteten darauf hin, dass in der BFMI-Maus nicht die BBS7-Protein-Isoform, sondern regulatorisch wirkende Sequenzvarianten den Defekt in der Bbs7-Genwirkung verursachen könnten. Die Tiefensequenzierung genomischer DNA hat keine unikale signifikante Mutation in der Bbs7-Region in BFMI aufgedeckt. Deshalb wurde die Wirkung sowohl von einzelnen Mutationen als auch von Haplotypen geprüft. CRISPR/Cas9 modifizierte Mäuse, denen wie in BFMI eine 1.578 bp Sequenz mit einem CTCF-Element im Intron 8 von Bbs7 fehlt, zeigten einen signifikanten kleinen Einfluss auf den Fettansatz. Damit trägt die Deletion mit dem CTCF-Element nur partial zum fettleibigen Phänotyp bei und kann allein den gesamten BFMI- Effekt nicht erklären. Reportergen-Assays zur Analyse von Bbs7 Promotorvarianten haben rs29947545 als einzigen SNP identifiziert, der die Expression des Reporter-Gens auf 40% reduziert, wenn das BFMI-Allele vorliegt. Da sowohl die Deletion als auch das BFMI-SNP-Allel bei anderen Mäusen zu finden ist, wurde vermutet, dass für die normale Expression von Bbs7 wahrscheinlich ein weiterer Faktor erforderlich ist, der die Fettleibigkeit verhindert. In Komplementationstests mit BFMI zeigten jedoch die Bbs7-Haplotypen der Mauslinien NZO, AKR, DBA/2J und SJL, die dem BFMI-Haplotyp ähneln, keinen Effekt. Auch Hi-C- Untersuchungen der dreidimensionalen DNA-Interaktionen in der Bbs7-Region von BFMI und Kontrolltieren zeigten in Astrozyten keine signifikanten Unterschiede. In Expressionsanalysen waren jedoch biologische Prozesse der Zilienbildung in BFMI-Astrozyten hochsignifikant beeinträchtigt. Die Ergebnisse zeigen, dass mindestens zwei regulatorische Mutationen an der reduzierten Expression von Bbs7 beteiligt sind. Möglicherweise fehlt in BFMI ein weiterer Faktor, der das fehlerhafte Herunterregulieren von Bbs7 verhindert oder kompensiert und damit die Fettleibigkeit verursacht. Die Ergebnisse tragen dazu bei, nichtkodierende Sequenzvarianten als Ursache für Merkmalsunterschiede besser zu verstehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A deletion containing a CTCF-element in intron 8 of the Bbs7 gene is partially responsible for juvenile obesity in the Berlin Fat Mouse. Mammalian Genome, 33(3), 465-470.
Krause, Florian; Mohebian, Kourosh; Delpero, Manuel; Hesse, Deike; Kühn, Ralf; Arends, Danny & Brockmann, Gudrun A.
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Investigating the effect of a large deletion in intron 8 of the Bbs7 gene on the Berlin Fat
Krause, F.; Mohebian, K.; Delpero, M.; Hesse, D.; Kühn, R.; Arends, D. & Brockmann, G. A.
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Investigating the effect of a large deletion in intron 8 of the Bbs7 gene on the Berlin Fat Mouse phenotype. Diabetologie und Stoffwechsel.
Krause, F.; Mohebian, K.; Arends, D.; Hesse, D.; Gerhardt, B.; Leipe, E.; Kühn, R. & Brockmann, G.
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Investigation of an 11 bp deletion in the Bbs7 promoter on the transcription and its impact on Berlin fat mouse obese phenotype. Diabetologie und Stoffwechsel.
Mohebian, K.; Hesse, D.; Arends, D. & Brockmann, G.
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Transmission distortion and genetic incompatibilities between alleles in a multigenerational mouse advanced intercross line. Genetics, 220(1).
Arends, Danny; Kärst, Stefan; Heise, Sebastian; Korkuc, Paula; Hesse, Deike & Brockmann, Gudrun A.
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A 5′ UTR Mutation Contributes to Down-Regulation of Bbs7 in the Berlin Fat Mouse. International Journal of Molecular Sciences, 23(21), 13018.
Mohebian, Kourosh; Hesse, Deike; Arends, Danny & Brockmann, Gudrun A.
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Mouse phenotype. 18th Annual Meeting of the Complex Trait Community (CTC) in
Arends D.
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Natural mutations leading to down-regulation of Bbs7 in the Berlin Fat Mouse. Diabetologie und Stoffwechsel.
Mohebian, Kourosh; Krause, Florian; Arends, Danny; Hesse, Deike; Kühn, Ralf & Brockmann, Gudrun
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9), 1.-3.09.2021, Manchester, UK (Virtual event)
Brockmann G. A.; Mohebian K.; Krause F.; Arends D. & Hesse D.
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collaboration with the Rat Genomics Community. Models for precision medicine (Session
Brockmann, G. A.; Krause, F.; Mohebian, K.; Arends, D. & Hesse, D.
