Konfokales Laser-Scanning Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Nur mit Hilfe des konfokalen Laserscanning-Mikroskops konnte eine ausreichend hohe Auflösung erreicht werden, um die Lokalisation und Co-Lokalisation von Proteinen in Zellkompartimenten (u.a. Zilien, Plasmamembran, Lysosomen) bestimmen und auch quantifizieren zu können. Es wurden sowohl Zellkulturen als auch Gewebeschnitte und Mausembryonen in frühen Embryonalstadien analysiert. Dies gilt für alle unten kurz aufgeführten Forschungsschwerpunkte: AG Omran: Die Primäre ziliäre Dyskinesie (PCD) ist eine klinisch und genetisch heterogene und seltene Erkrankung, die auf Störung der Struktur und Funktion motiler Zilien beruht. Ziel unserer Forschungsprojekte ist die Identifizierung und Charakterisierung weiterer molekulare Bestandteile der Zilien. Hierzu ist es erforderlich, sowohl die Lokalisation der Proteine als auch die Interaktion/Co-Lokalisation von Proteinen zu bestimmen. Aufgrund der Art der Proben (u.a. Gewebeschnitte, respiratorische Epithelzellen in 3-D Kultur (Air-Liquid-Interface) und Gesamt- Mausembryonen in frühen Entwicklungsstadien reicht hierzu eine normale Epi-Fluoreszenz nicht mehr aus. Wir konnten mit Hilfe des konfokalen Laser-Scanning Mikroskops neue Erkenntnisse über Lokalisation, Co-Lokalisation und Funktion von 7 neuen Proteinen (ENKUR, PIH1D3, C11orf70, MNS1, TTC25, CCNO, GAS8) und einem bereits bekannten Zilien-assoziierten Protein (DNAH11) erhalten und somit die Erkenntnisse über die PCD, Körperachsenentwicklung und auch die männliche Fertilität deutlich erweitern. AG Rutsch: Die generalisierte infantile Arterienkalzifikation (GACI) ist eine Modellkrankheit für die Entstehung vaskulärer Kalzifikationen. Bei GACI kommt es intrauterin zu Kalzifikationen der großen und mittelgroßen Arterien im Bereich der Lamina elastica interna mit begleitender Intimaproliferation. In mehr als 75% der Fälle mit GACI sind Mutationen im Gen der Ekto-Nukleotid Pyrophosphatase/ Phosphodiesterase 1 (NPP1), einem Pyrophosphat (PPi)-generierenden Enzym krankheitsverursachend. Wir untersuchen die Funktionalität und Lokalisation von mehreren ENPP1 missense Varianten in vitro. ENPP1 Varianten mit einer normalen oder verminderten Enzymaktivität sind in der Plasmamembran lokalisiert während inaktive Varianten im Zytosol verbleiben. Mutationen im Cytokine Receptor Like Factor 1 (CRLF1) oder Kelch-Like Family Member 7 Gen sind Ursache für das sehr seltene autosomal rezessiv vererbte Crisponi Syndrom (CS), eine Modellkrankheit für Thermoregulationsstörungen. Die Expression und Lokalisation von CRLF1 und KLHL7 während und nach der Embryogenese war bisher nicht bekannt. Wir konnten CRLF1 und KLHL7 erstmals in neuronalen Zellen/Geweben während und nach der Embryogenese detektieren. In isolierten hippokampalen Neuronen sind sowohl CRLF1 als auch KLHL7 lokalisiert (Vorarbeiten für den 2018 bewilligten DFG Antrag). Die von uns beschriebenen KLHL7 Varianten haben keinen Einfluss auf die Kolokalisation mit Cullin 3.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Loss-of-Function GAS8 Mutations Cause Primary Ciliary Dyskinesia and Disrupt the Nexin-Dynein Regulatory Complex. Am J Hum Genet. 2015 Oct 1;97(4):546-54
Olbrich H, Cremers C, Loges NT, Werner C, Nielsen KG, Marthin JK, Philipsen M, Wallmeier J, Pennekamp P, Menchen T, Edelbusch C, Dougherty GW, Schwartz O, Thiele H, Altmüller J, Rommelmann F, Omran H
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DNAH11 Localization in the Proximal Region of Respiratory Cilia Defines Distinct Outer Dynein Arm Complexes. Am J Respir Cell Mol Biol. 2016 Aug;55(2):213-24
Dougherty GW, et al.
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Effects of Different Variants in the ENPP1 Gene on the Functional Properties of Ectonucleotide Pyrophosphatase/ Phosphodiesterase Family Member 1. Hum Mutat. 2016 Nov;37(11):1190-1201
Jacqueline Stella, Insa Buers, Koen van de Wetering, Wolfgang Höhne, Frank Rutsch, Yvonne Nitschke
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Systematic Analysis of CCNO Variants in a Defined Population: Implications for Clinical Phenotype and Differential Diagnosis. Hum Mutat. 2016 Apr;37(4):396-405
Amirav I, et al.
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TTC25 Deficiency Results in Defects of the Outer Dynein Arm Docking Machinery and Primary Ciliary Dyskinesia with Left-Right Body Asymmetry Randomization. Am J Hum Genet. 2016 Aug 4;99(2):460-9
Wallmeier J, et al.
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Evolutionary Proteomics Uncovers Ancient Associations of Cilia with Signaling Pathways. Dev Cell. 2017 Dec 18;43(6):744-762
Sigg MA, et al.
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Mutations in PIH1D3 Cause X- Linked Primary Ciliary Dyskinesia with Outer and Inner Dynein Arm Defects. Am J Hum Genet. 2017 Jan 5;100(1):160-168
Paff T, et al.
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Bi-allelic Mutations in KLHL7 Cause a Crisponi/CISS1- like Phenotype Associated with Early-Onset Retinitis Pigmentosa Am J Hum Genet. 2016 Jul 7;99(1):236-45. erratum in Am J Hum Genet. 2018 Apr 5;102(4):713
Angius A, Uva P, Buers I, Oppo M, Puddu A, Onano S, Persico I, Loi A, Marcia L, Höhne W, Cuccuru G, Fotia G, Deiana M, Marongiu M, Atalay HT, Inan S, El Assy O, Smit LM, Okur I, Boduroglu K, Utine GE, Kılıç E, Zampino G, Crisponi G, Crisponi L, Rutsch F
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Homozygous loss-offunction mutations in MNS1 cause laterality defects and likely male infertility. PLoS Genet. 2018 Aug 27;14(8):e100760
Ta-Shma A, et al.
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Mutations in C11orf70 Cause Primary Ciliary Dyskinesia with Randomization of Left/Right Body Asymmetry Due to Defects of Outer and Inner Dynein Arm. Am J Hum Genet. 2018 May 3;102(5):973-984
Höben IM, et al.
