Die Rolle von SLC7A13/AGT1-Variationen in der humanen Cystinurie

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Halbritter
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie ; Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496611648

Die Cystinurie (CU) ist eine erbliche Nierensteinerkrankung, die aufgrund häufiger Rekurrenz und assoziierter chronischer Nierenerkrankung mit erheblicher Morbidität verbunden ist. Pathophysiologisch führt eine gestörte tubuläre Cystin-Reabsorption durch Dysfunktion des heterodimeren Aminosäuretransporters rBAT/SLC3A1-BAT1/SLC7A9 zur Cystin-Präzipitation mit nachfolgender Konkrementbildung im Urin. Obwohl in der Mehrzahl der Fälle pathogene Varianten in SLC3A1 oder SLC7A9 biallelisch gefunden werden, gelang es bislang nicht, eine eindeutige Genotyp-Phänotyp-Korrelation herzustellen. Darüber hinaus ist die genetische Diagnostik in etwa 10-15% der Patienten nicht konklusiv, da keine oder nur monoallelische Varianten bei umstrittenem dominanten Erbgang identifiziert werden. Erst kürzlich wurde die Existenz eines zweiten heterodimeren Cystin-Transporters bestehend aus der schweren Kette rBAT/SLC3A1 und dem neuen Leichtketten-Partner AGT1/SLC7A13 in S3-Segmenten des murinen Tubulussystems nachgewiesen. In einer Pilot-Studie mit 132 CU-Patienten haben wir, zusätzlich zu bekannten biallelischen SLC3A1 oder SLC7A9 Mutationen, drei SLC7A13/AGT1-missense Varianten identifiziert (N45K, L270F, M452T). In präliminären in vitro Analysen konnten wir zeigen, dass die identifizierten SLC7A13/AGT1 Varianten einen negativen Einfluss auf die rBAT N-Glykosylierung, Membranständigkeit und Cystin-Reabsorption ausüben. Daher stellen wir die Hypothese auf, dass spezifische SLC7A13/AGT1-Varianten durch genetische Modifikation oder volle Penetranz einen Einfluss auf die Erkrankungsschwere der humanen Cystinurie haben. Mit diesem Antrag schlagen wir die folgenden vier spezifischen Ziele vor: i) Identifikation und funktionelle Validierung von seltenen und häufigen SLC7A13/AGT1-Varianten in Kombination mit Patienten-spezifischen rBAT- und BAT1-Variationen in 400 CU-Patientinnen und Patienten im Rahmen des multinationalen EUROCYS-Registers und in Zusammenarbeit mit weiteren Kooperationspartnern, ii) Evaluation von Prävalenz und Auswirkung der häufigen SLC7A13/AGT1-Variante N45K in größeren CU-Kohorten, iii) Untersuchung der epigenetischen Modifikation von SLC7A13/AGT1, SLC7A9 und SLC3A1 als Determinanten der intra- und inter-familiären Erkrankungsvariabilität, und iv) Anwendung eines genotype-first Ansatzes zur unvoreingenommenen (unbiased) Charakterisierung des humanen SLC7A13/AGT1-assoziierten Phänotyps mittels großer Exom-Datenbanken (>200.000 Datensätze UK-biobank/Geisinger-database). Durch die erfolgreiche Umsetzung dieser Ziele glauben wir, die klinische Bedeutung von SLC7A13/AGT1-Keimbahnvariation aufklären zu können und eine Grundlage für die seit langem vermissten Genotyp-Phänotyp-Korrelationen der CU zu schaffen. Die Entschlüsselung des Mechanismus der gestörten luminalen AGT1-rBAT und BAT1-rBAT Aminosäuretransporter-Expression verspricht zudem die Möglichkeit zur Entwicklung neuartiger pharmakologischer Modulation der Komplexstabilisierung und Expressionsteigerung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Ria Anne-Rose Schönauer, Ph.D.