Untersuchung von ziliären Polycystin-2-Interaktionsproteinen, sowie Evaluierung einer gezielten ADPKD-Therapie für Missense-Mutationen in Polycystin-1

• Antragsteller: Dr. Matteus Krappitz
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 320077952

Die autosomal dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) stellt mit einer Häufigkeit von 1:600 - 1:1000 die häufigste hereditäre, lebensbedrohliche Erkrankung weltweit dar. Der Krankheitsverlauf ist durch Zystenformation in der Niere und Verlust von funktionsfähigem Nierengewebe infolge der Vergrößerung der Zysten gekennzeichnet. Der ADPKD liegen Mutationen im PKD1 oder PKD2 Gen, das für Polycystin-1 (PC1) bzw. Polycystin-2 (PC2) kodiert, zugrunde. ADPKD ist Teil eines Spektrums von zystischen Erkrankungen zu dem auch die autosomal dominante zystische Lebererkrankung (ADPLD) zählt. ADPLD wird durch Mutationen in den Genen PRKCSH oder SEC63 verursacht. Die durch diese beiden Gene kodierten Proteine GIIbeta und Sec63p sind an Proteintranslokation und -reifung im endoplasmatischen Retikulum beteiligt und dadurch in die Translokation und Proteinfaltung von PC1 involviert sind. Durch die Hochregulation des Transkriptionsfaktors XBP1 kommt es zu einer Verbesserung der Proteinfaltung was zu einer Linderung des zystischen Phänotyps in ADPLD führt. Wir postulieren, dass die Hochregulation von XBP1 auch bei PC1 „Missense“-Mutationen analog zu den Beobachtungen bei ADPLD zu einer Vergrößerung des Anteils an funktionellem PC1 führt und einen neuen therapeutischen Ansatz für ADPKD auf der Basis von PC1 „Missense“-Mutationen bieten könnte. Das erste Ziel ist, zu analysieren, welche Auswirkungen die Modulation des Proteintranslokations- und Faltungsgleichgewichts auf „Missense“-Mutationen von PC1 hat. Mit dem CRISPR/Cas9-System habe ich sowohl in renalen epithelialen Zelllinien als auch im Mausmodell „Missense“-Mutationen in PC1 eingeführt. Damit kann ich nun untersuchen, wie weit eine Hochregulation der aktiven Form des Transkriptionsfaktors XBP1, die Menge an nachweisbaren PC1 erhöhen und damit eine Verbesserung des Phänotyps in vivo bewirken kann. Außerdem will ich in analoger Weise untersuchen, ob eine medikamentös induzierte Hochregulation des Chaperonenstoffwechselweges durch die Serine/Threonin-Proteinkinase/ Endoribonuclease (IRE1a), einem etablierten Aktivator von XBP1, den durch PC1 „Missense“-Mutationen hervorgerufenen ADPKD Phänotyp lindern kann.Das zweite Projektziel besteht darin zu untersuchen, ob die Beeinflussung von Translokation und Proteinfaltungsgleichgeweicht auch für PC2 relevant ist. Dazu soll eine Liste von ziliären Proteinen, welche in einem Hefe-Zwei-Hybrid-System eine Interaktion mit PC2 gezeigt haben, funktionell validiert werden. Zunächst soll die Interaktion von PC2 mit den Kandidatenproteinen per Co-Immunopräzipitation bestätigt werden, um dann den Einfluss des jeweiligen Kandidatenproteins auf Translokation und Proteinfaltungsgleichgewicht im Zellmodell zu untersuchen.Zusammenfassend sollen die Ergebnisse dieses Projekts zu einem besseren Verständnis des Potentials von Chaperon-vermittelten Therapien bei Patienten mit „Missense“-Mutationen von PKD1 und PKD2 beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Stefan Somlo