Analyse muriner und humaner Zellen mit Funktionsverlustmutationen verschiedener Ziliopathie-Gene, sowie Analyse von Proben verschiedener Ziliopathie-Patienten, zur Evaluation von Autophagie und proteasomaler Aktivität als mögliche Ziele einer kurativen Therapie für Ziliopathien.

• Antragstellerin: Dr. Antonia Wiegering
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437153883

Primäre Zilien sind kleinste Zytoplasmafortsätze, die auf nahezu jeder Zelle eines Wirbeltiers zu finden sind. Sie sind entscheidend an der Vermittlung verschiedenster Signalwege beteiligt und spielen in der Entwicklung und der Homöostase eines Organismus eine entscheidende Rolle. Der grundlegende Aufbau einer Zilie besteht aus dem proximal gelegenen Basalkörper, der Transitionszone (TZ) und dem Axonem. Die Funktion der TZ besteht in einer „Torwächter“-Funktion. So reguliert die TZ den ziliären Import und Export von Proteinen und ist von essentieller Bedeutung für die Ziliogenese und ziliäre Funktion. Fehlfunktionen der Zilie führen im Menschen zur Ausbildung verschiedener, häufig lebensbedrohlicher Krankheiten, die unter dem Begriff Ziliopathien zusammengefasst werden. Ziliopathien werden hierbei oft durch die Mutation eines Gens ausgelöst, dass für ein Protein innerhalb der TZ kodiert. Da eine kurative Therapie für Ziliopathie-Patienten bis heute nicht verfügbar ist, wird aktuell nach den molekularen Mechanismen gesucht, die der Ausbildung einer Ziliopathie zu Grunde liegen. Unsere Studien in der Maus konnten zeigen, dass das TZ-Protein RPGRIP1L (Retinitis Pigmentosa GTPase Regulator Interacting Protein 1 Like), dessen Mutation auch im Menschen zu besonders schwerwiegenden Ziliopathien führen kann, die beiden Proteindegradationsmechanismen der Zelle reguliert. So werden sowohl das ziliäre Proteasom, als auch Autophagie positiv durch RPGRIP1L beeinflusst. Eine Behandlungsstrategie für Ziliopathie-Patienten könnte folglich in der Aktivierung der proteasomalen und/oder autophagischen Aktivität liegen. Hierfür soll zunächst überprüft werden, ob auch menschliche Zellen (HEK293, humane iPS-Zellen) oder menschliches Gewebe, welches eine Mutation in RPGRIP1L aufweist, eine verminderte proteasomale und/oder autophagische Aktivität zeigt. Ist dies der Fall, sollen die menschlichen Zellen mit Proteasom- und/oder Autophagie-Aktivatoren behandelt werden um den ziliopathischen Phänotyp zu retten. In einem zusätzlichen Ansatz, sollen die Auswirkungen von Mutationen weiterer Gene, die ebenfalls für TZ-Proteine kodieren (Nphp1, Nphp4, Nphp6 and Tctn1), untersucht werden. Lässt sich auch hier eine Auswirkung auf die proteasomale und/oder autophagische Aktivität feststellen, werden die jeweiligen Zellen (NIH3T3, MEFs) mit Proteasom- und/oder Autophagie-Aktivatoren behandelt. Durch meine Analysen lässt sich abschätzen, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine Behandlung von Ziliopathien mit Proteasom- und/oder Autophagie-Aktivatoren Erfolg versprechend ist. Somit bilden meine Analysen die Grundlage für die Entwicklung klinischer Studien, bei denen Ziliopathie-Patienten mit Proteasom- und/oder Autophagie-Aktivatoren behandelt werden könnten.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeberin: Dr. Sylvie Schneider-Maunoury