Interstitielle Lungenerkrankungen (ILD) durch gestörte Prozessierung und Funktion des Lipidtransporters ABCA3 als Folge von Mutationen im ABCA3-Gen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Forschungsprojekt ist es uns gelungen, eine Reihe von klinisch relevanten Mutationen im ABCA3-Gen hinsichtlich ihrer zellulären Auswirkungen auf Prozessierung und Trafficking des ABCA3-Proteins zu charakterisieren. Außerdem konnte trotz unerwarteter größerer Probleme ein knockout des ABCA3-Gens in A549-Zellen durchgeführt werden; damit steht ein Modell ohne Interferenz durch endogen produziertes ABCA3 zur Verfügung. Die Ergebnisse zeigen offensichtlich, dass ABCA3 für das Überleben von Alveolarepithelzellen unabdingbar ist. Als entscheidende prozessierende Enzyme bei der post-translationalen Regulation von ABCA3 konnten Cathepsin B und L identifiziert werden. Ein weiteres wesentliches Ergebnis dieses Projekts ist die Identifikation der Rollen von ABCA3 und seinen pathogenen Mutationen auf die übrige Lipidhomöostase von Alveolarepithelzellen. Wir konnten hier eine zuvor unbekannte Funktion von ABCA3 bei der Regulation des intrazellulären freien Cholesterins zeigen. Dieser neue Pathomechanismus könnte plausibel bei der ABCA3-assoziierten DPLD involviert sein. Zudem gelang es durch einen Lipidomics-Ansatz an sowohl in vitro als auch ex vivo Proben die übereinstimmenden ABCA3-abhängigen molekularen Phosphatidylcholin und Phosphatidylglycerol-Spezies zu identifizieren, die von diesem Transporter transportiert werden. Ergänzend zur massenspektrometrischen Analyse der zellulären Lipide haben wir die Messung des ABCA3-abhängigen Transports anhand fluoreszierender PC-Derivate mittels konfokaler Lasermikroskopie etabliert und bei der molekularen Charakterisierung von ABCA3- Mutationen angewendet. Damit haben wir nun die methodischen Voraussetzungen geschaffen, die eine präklinische Evaluation neuer, bereits jetzt für andere Erkrankungen verfügbarer therapeutischer Interventionen mit sog. kleinen Molekülen, ermöglichen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A large kindred of pulmonary fibrosis associated with a novel ABCA3 gene variant. Respir Res 2014, 15:43
Campo, I., Zorzetto, M., Mariani, F., Kadija, Z., Morbini, P., Dore, R., Kaltenborn, E., Frixel, S., Zarbock, R., Liebisch, G., Hegermann, J., Wrede, C., Griese, M., Luisetti, M.
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Neonatal respiratory insufficiency caused by an (homozygous) ABCA3-stop mutation: a systematic evaluation of therapeutic options. Klin Padiatr. 2014 Apr;226(2):53-8
Winter J, Essmann S, Kidszun A, Aslanidis C, Griese M, Poplawska K, Bartsch M, Schmitz G, Mildenberger E
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Surfactant lipidomics in healthy children and childhood interstitial lung disease. PLoS One. 2015 Feb 18;10(2):e0117985
Griese, M., Reimann, H.G., Liebisch, G., Rauch, D., Schmitz, G., Zarbock, R.
