Aufklärung der molekularen Grundlagen des SEPT2-assoziierten Tyshchenko-Syndroms

• Antragstellerin: Dr. Luisa Weiß
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393989644

Das Tyshchenko-Syndrom (TS) wurde erstmals 2011 von Tyshchenko et al. als autosomal-dominantes Syndrom beschrieben und geht mit charakteristischen fazialen Auffälligkeiten, spezifischen Fehlbildungen und mentaler Retardierung einher. Die fazialen Auffälligkeiten ähneln dem Baraitser-Winter Cerebrofrontofacial Syndrom (BWCFF). Während Mutationen in einem der nicht-muskulären Actin-Gene ACTB und ACTG1 Ursache des BWCFF sind, konnte bislang keine molekulare Grundlage des TS gefunden werden.Mittels Exomsequenzierung konnten wir in einer der beiden Familien aus dem Bericht von Tyschchenko et al. eine Missense-Mutation in SEPT2 identifizieren. Darüber hinaus fanden wir in zwei weiteren, nicht verwandten Patienten mit denselben fazialen Auffälligkeiten de novo Missense-Mutationen in SEPT2. In einem 3D-Proteinmodell liegen alle drei Mutationen in enger räumlicher Nachbarschaft.Septin 2 ist ebenso wie die anderen Septine ein zentraler Regulator einer Vielzahl von Zellprozessen, einschließlich der Zellteilung. Septine sind darüber hinaus wichtige Bestandteile des Zytoskeletts und dienen als zelluläres Stützgerüst und Diffusionsbarriere. Alle Septine besitzen eine Guaninnukleotid-Bindungsdomäne mit GTPase-Aktivität sowie N- und C-terminale Enden. Verschiedene Septine interagieren über beide Domänen und formen lineare Heterooligomere, meist mit zwei zentralen Septin 2-Proteinen, die als Initiator der Septin-Komplexbildung fungieren. Neben vielem anderen interagieren Septine auch eng mit Actin und kontrollieren den F-Actin Aufbau.Ziel dieses Projekts ist es, die molekularen Mechanismen, die zu SEPT2-assoziiertem TS führen, unter der Berücksichtigung der Septin-Actin-Interaktion aufzudecken. Wir wollen herausfinden, wie diese Mechanismen zu einer ähnlichen, jedoch differenzierbaren klinischen Präsentation von TS und BWCFF führen können.Grundlage der durchzuführenden in vitro Experimente ist die Hypothese, dass die Oligomerisierung von Septinen bei TS-Patienten gestört ist. Hierzu werden wir Immunopräzipitations-Experimente von mutierten Proteinen und Proteindomänen durchführen. Wir werden ebenso die Auswirkung von SEPT2-Mutationen auf die Septinfunktion bei der Zellteilung untersuchen. Unter Anwendung neuester Forschungstechniken werden wir darüber hinaus mittels Immunfärbung und unter Anwendung rekombinanter und aufgereinigter Proteine die Auswirkungen von SEPT2-Mutationen auf die Septin-Actin-Interaktion darstellen, um so eine funktionelle Verbindung zwischen TS und BWCFF herzustellen. Wir wollen damit unser Wissen über die Funktion zellulärer Proteine und die Funktion und Fehlfunktionen des Zytoskeletts erweitern. Damit wollen wir zu einer entscheidenden Verbesserung für die Patienten beitragen, die Krankheit besser verstehen und mögliche Komplikationen antizipieren können, was letztlich die Entwicklung therapeutischer Optionen erleichtert.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Neuseeland
• Gastgeber: Professor Dr. Stephen Robertson