Pathogenese der polyzystischen Nierenerkrankung: Die Bedeutung von Zellproliferation und Apoptose
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die polyzystische Nierenerkrankung ist eine häufige genetische Ursache des bis zur Dialysepflichtigkeit fortschreitenden chronischen Nierenversagens. Bei der autosomal dominanten Form geht die weit überwiegende Zahl der Fälle auf Mutationen im den beiden Genen PKD1 (kodierend für Polycystin-1 = PC1) und PKD2 (kodierend für Polycystin-2 = TRPP2) zurück. PC1 und TRPP2 sind membranständige Proteine, die unter anderem in der Zilie von renalen Epithelzellen nachgewiesen werden konnten. TRPP2 gehört zu der Familie TRP-Ionenkanäle und bildet einen Kationenkanal, der auch Calcium leitet. Zilien haben eine mechanosensorische Funktion: Zilienbeugung führt zu einer Erhöhung des intrazellulären Calciumspiegels, diese scheint von der Intaktheit des PC1/TRPP2-Komplexes abhängig zu sein. Zilien spielen eine Rolle bei der Zellorientierung im Zellverband und bei der Zellproliferation. Welche zellulären Programme im einzelnen daran beteiligt sind, ist jedoch noch nicht vollständig verstanden. Wir konnten zeigen, dass die Überexpression der zytoplasmatischen Domäne von PC1 zu einer Umstrukturierung des endoplasmatischen Retikulum führt. Dies ist auf eine Unterdomäne zurückzuführen, die Sequenzähnlichkeiten mit dem ER-residenten Protein CLIMP63 hat, und deutet auf eine Funktion von PC1 im ER hin - möglicherweise im Komplex mit TRPP2 und der Kontrolle der intrazellulären Calciumspiegel. Weiterhin konnten wir zeigen, dass der Transport von TRPP2 vom ER an die Zellmembran auch im Zebrafisch unter Kontrolle von PACS Proteinen (phosphofurin acidic cluster sorting protein) steht und die subzelluläre Lokalisation Einfluss auf den Phänotyp hat, der bei Depletion von TRPP2 entsteht. So entstehen Nierenzysten eher bei Depletion der an der Zellmembran lokalisierten Fraktion, während Änderungen der Köperlängsachse und der Links-Rechts-Asymmetrie eher von der im ER lokalisierten Fraktion beeinflusst werden. Auch hier ist von einer wichtigen Funktion von TRPP2 innerhalb des ER auszugehen. Um Änderungen der Tubulusgeometrie im Rahmen der Zystogenese im Zebrafisch Pronephros besser beurteilen zu können, wurden transgene Fischlinien mit Hilfe des TOl2-Transposase-Systems generiert. So kann nun mit Hilfe von spezifisch im Pronephros exprimierten fluoreszierenden Reporterkonstrukten, die die Zellmembran oder den Zellkern markieren, Zellmigration und Zellproliferation im Rahmen der Entwicklung des Pronephros und der Zystenentstehung beobachtet und beurteilt werden. Folgeuntersuchungen werden im Rahmen der Klinischen Forschergruppe KFO 201 (Polyzystische Nierenerkrankung - Von Modellorganismen zu neuen Therapien) fortgeführt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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The mTOR pathway is regulated by polycystin-1, and its inhibition reverses renal cystogenesis in polycystic kidney disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006 Apr 4;103(14):5466-71. Epub 2006 Mar 27
Shillingford JM, Murcia NS, Larson CH, Low SH, Hedgepeth R, Brown N, Flask CA, Novick AC, Goldfarb DA, Kramer-Zucker A, Walz G, Piontek KB, Germino GG, Weimbs
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Kidney injury molecule 1 (Kim1) is a novel ciliary molecule and interactor of polycystin 2. Biochem Biophys Res Commun. 2007 Dec 28;364(4):861-6. Epub 2007 Oct 26
Kuehn EW, Hirt MN, John AK, Muehlenhardt P, Boehlke C, Pütz M, Kramer-Zucker AG, Bashkurov M, van de Weyer PS, Kotsis F, Walz G
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Notch signaling controls the differentiation of transporting epithelia and multiciliated cells in the zebrafish pronephros. Development. 2007 Mar;134(6):1111-22. Epub 2007 Feb 7
Liu Y, Pathak N, Kramer-Zucker A, Drummond IA
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OS-9 regulates the transit and polyubiquitination of TRPV4 in the endoplasmic reticulum. J Biol Chem. 2007 Dec 14;282(50):36561-70. Epub 2007 Oct 11
Wang Y, Fu X, Gaiser S, Köttgen M, Kramer-Zucker A, Walz G, Wegierski T
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Genetic and physical interaction between the NPHP5 and NPHP6 gene products. Hum Mol Genet. 2008 Dec 1;17(23):3655-62. Epub 2008 Aug 23
Schäfer T, Pütz M, Lienkamp S, Ganner A, Bergbreiter A, Ramachandran H, Gieloff V, Gerner M, Mattonet C, Czarnecki PG, Sayer JA, Otto EA, Hildebrandt F, Kramer-Zucker A, Walz G
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The subcellular localization of TRPP2 modulates its function. J Am Soc Nephrol. 2008 Jul;19(7):1342-51. Epub 2008 Apr 16
Fu X, Wang Y, Schetle N, Gao H, Pütz M, von Gersdorff G, Walz G, Kramer-Zucker AG
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TRPP2 and TRPV4 form a polymodal sensory channel complex. J Cell Biol. 2008 Aug 11;182(3):437-47
Köttgen M, Buchholz B, Garcia-Gonzalez MA, Kotsis F, Fu X, Doerken M, Boehlke C, Steffl D, Tauber R, Wegierski T, Nitschke R, Suzuki M, Kramer-Zucker A, Germino GG, Watnick T, Prenen J, Nilius B, Kuehn EW, Walz G
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A short carboxy-terminal domain of polycystin-1 reorganizes the microtubular network and the endoplasmic reticulum. Exp Cell Res. 2009 Apr 15;315(7):1157-70. Epub 2009 Feb 10
Gao H, Sellin LK, Pütz M, Nickel C, Imgrund M, Gerke P, Nitschke R, Walz G, Kramer-Zucker AG
