Molekulare Charakterisierung der Defekte des Nexin-Dynein regulierenden Komplexes, die eine Primäre Ciläre Dyskinesie (PCD) verursachen

• Antragstellerin: Dr. Heike Olbrich
• Fachliche Zuordnung: Kinder- und Jugendmedizin
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258092599

Die primäre ciliäre Dyskinesie (PCD) ist eine genetisch heterogene Erkrankung charakterisiert durch chronische Erkrankungen des respiratorischen Trakts, Randomisierung der Links-Rechts (LR)-Körperachse und männlicher Infertilität aufgrund funktioneller Störungen motiler Zilien. Die Diagnose wird derzeit hauptsächlich aufgrund ultrastruktureller Defekte von respiratorischen Zilien gestellt. Mislokalisation oder Fehlen von axonemalen Komponenten wie der äußeren Dyneinarme, des Nexin-Dynein regulierenden Komplexes (N-DRC) oder der Radialspeichen führt zu einem immotilen oder veränderten Zilienschlag und einer beeinträchtigten mukoziliären Reinigung. Der N-DRC ist, zusammen mit den Radialspeichen und dem Zentraltubuluspaar, durch Steuerung der Dyneinarme verantwortlich für die Abwandlung des Zilienschlags. Wir haben bereits 3 Gene beschrieben, die für Bestandteile des N-DRC (CCDC164) oder für Komponenten, die in Verbindung mit dem N-DRC stehen (CCDC39 und CCDC40), kodieren. Mutationen in CCDC39 und CCDC40 führen zum Verlust der axonemalen Anordnung und zu Defekten der inneren Dyneinarme (IDA) und des N-DRC. Interessanterweise führt der Funktionsverlust von CCDC164 zu Defekten des N-DRC, aber nicht der axonemalen Organisation oder der inneren Dyneinarme. In diesem Projekt wollen wir weitere Gene identifizieren, die für Defekte der axonemalen Anordnung, der IDAs und des N-DRC und für isolierte Defekte des N-DRC verantwortlich sind. Weiterhin wollen wir den exakten klinischen PCD-Phänotyp mittels Hochgeschwindigkeits-Videomikroskopie, Transmissionselektronen-Mikroskopie und Immunfluoreszenz-Analysen beschreiben. Wir werden die genaue Zusammensetzung und Verteilung des N-DRC und mit dem N-DRC in Verbindung stehenden Komponenten in unterschiedlichen Zelltypen (Atemwege, Eileiter, Embryonalknoten und Spermien) charakterisieren. Da wenig bekannt ist über die Zusammensetzung und das Andocken des N-DRC, möchten wir den genauen Defekt in der Lnks/Ccdc40 und in der Ccdc164 defizienten Maus untersuchen. Zusätzlich werden wir die Interaktion zwischen den N-DRC-Komponenten und zwischen den Komponenten, die für die exakte Andockung des N-DRC an das Axonem verantwortlich sind, mittels Co-Immunopräzipitation (Co-IP) analysieren. Für die Co-IP-Experimente werden wir epitopmarkierte Proteine und Antikörper verwenden. Um diese Ergebnisse zu bestätigen und um weitere Interaktionspartner zu identifizieren, werden wir Co-IP-Experimente mit Wildtyp-Proteinlysaten und N-DRC-defizienten Proteinlysaten mit anschließender massenspektrometrischer Analyse durchführen. Wir erwarten, dass wir den N-DRC und die mit dem N-DRC in Verbindung stehenden Komponenten detaillierter beschreiben werden und somit die unterschiedlichen PCD-Phänotypen erklären können. Mit Hilfe dieser Analysen werden wir unsere Kenntnisse über die Zilienstruktur, Zilienschlagsteuerung und PCD wesentlich erweitern und sowohl die Diagnostik als auch die genetische Beratung der PCD Patienten deutlich verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen