Klonierung des Gendefektes für die spinocerebelläre Ataxie Typ4 (SCA4)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die autosomal dominant vererbten spinocerebellären Ataxien (SCA) sind progrediente, neurodegenerative Erkrankungen, von denen genetisch mindestens 28 Formen differenzierbar sind. Zurzeit sind Mutationen für 18 dieser Gene oder Loci publiziert. Neun SCAs sind mit sog. Repeat-Expansionen korreliert, einem Mutationslyp, der nur für den Menschen beschrieben isl. Für weitere neun SCA-Formen sind Punktmutationen oder kleinere Deletionen verantwortlich. Ziel des hier dargestellten Projektes war die Identifizierung der SCA4-Mulation, nach der seil den neunziger Jahren gesucht wird. Dafür stehen DNA-Proben einer großen Familie, die möglicherweise einzigartig in Europa isl, zur Verfügung. Ein vergleichbarer Stammbaum - ebenfalls europäischen Urspmngs - ist 1996 in Utah aufgearbeitet worden. Durch Kopplungsanalysen in diesen beiden Familien wurde die Kandidalenregion auf ca. 8Mbp eingegrenzt. Repeat-Expansionen als Krankheitsursache konnten wir im Rahmen dieses Projektes weitgehend ausschließen. Die Sequenziemng von Kodierregionen und Exon-Inlron-Übergängen (20 Nukleotide) 133 potentieller Kandidalengene zeigte 406 Varianien. Mit diesem Vorgehen konnten jedoch weder Missense-, Nonsense- oder „Splice Site"-Mulalionen bzw. Deledonen oder Insertionen innerhalb einzelner Exons und Splicestellen delektiert werden, die mit der Erkrankung kosegregieren und nichl in Konlroll-Proben vorhanden sind. Array CGH-Analysen lieferten keinen Hinweis auf chromosomale Rearrangements, Gen-umfassende Deletionen oder Duplikationen in der Region 16q22.1. Aus Japan wurden über 50 Familien mit dominani vererbter rein cerebellärer Ataxie berichtet, die Kopplung mit der SCA4-Kandidatenregion auf Chromosom 16q zeigen. Von uns durchgeführte Sequenziemngen des betroffenen Puratrophin-Gens einschließlich der 5'-UTR lieferten keinen Hinweis auf das Vorliegen von Veränderungen in der SCA4-Familie. Es ist daher anzunehmen, dass die SCA4 und die für japanische Familien publizierte 16q22.1- gekoppelle Ataxie nicht allelisch sind. Darüber hinaus wurde die publizierte -16C>T-Variante in keiner Probe von 503 Patienten mit familiärer oder sporadischer Ataxie und von 439 unabhängigen Kontrollen gefunden. Vier Nukleotide stromaufwärts der -16C>T-Variante wmrde allerdings bei einer Patientin mit Ataxie eine Ibp-Insertion (-12_-1 linsA) identifiziert. Pathoanatomische Sludien an einem SCA4-Gehim aus der von uns betreuten Familie zeigten u. a. Demyelinisiemng von Fasem aus Cerebellum und Himstamm sowie Verlust an Neuronen, der in der Purkinje-Zellschicht besonders ausgeprägt isl. Die klinische Charakterisiemng der Familie ist noch nicht abgeschlossen. Besonders interessant ist hierbei ein Mitglied, in dessen Genom zum Abschluss des Projektes eine Rekombination innerhalb der Kandidalenregion nachgewiesen wurde. In Abhängigkeil von den klinischen Daten ist hier eine deutliche Fokussiemng der Mutations suche möglich. Letztendlich ist die Frage nach der SCA4-Mutation vielleicht erst durch Sequenziemng der vollständigen Region mit Introns, regulierenden Sequenzen sowie 5'- und 3'- UTR zu beantworten. Kommerzielle Anbieter für Genom-Sequenziemngen streben aufden Markl, der Abgleich mit Datenbanken soll durch exteme Bioinformaliker vorgenommen werden. Im Anschluss können Populalionsstudien und funktionelle Analysen durchgeführt werden. Die notwendige DNA-Bank ist aufgebaut, wird fortgeführt und erweitert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2005) Mutation analysis in the Fibroblasi Growth Facior 14 gene: Frameshift mutation and polymorphisms in patients with inherited ataxias. European Journal of Human Genetics 13:118-120
Dalski A., Atici J., Kreuz F., Hellenbroich Y., Schwinger E. & Zühlke Ch.
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(2005) Spinocerebellar ataxia tvpe 4: Investigation of 34 candidate genes. Joumal of Neurology 252:1472-1475
Hellenbroich Y., Pawlack H., Rüb U., Scliwineer E., Zühlke Ch.
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(2006) Spinocerebellar ataxia type 4 (SCA4): initial pathoanatomical study reveals widespread cerebellar and brainstem degeneration. Journal of Neural Transmission 113:829-843
Hellenbroich Y., Gierga K., Reusche E., Schwinger E., Deller T., de Vos R.A.I.. Zühlke ,Ch.. Rüb, U.
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(2007) Investigation of recessive ataxia loci inpatients with young age of onset. Neuropediatrics 38:207-209
Zühlke C , Bernard V., Gillessen-Kaesbach G.
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(2007) Screening of the SPTBN2 (SCA 5) gene in German SCA patients. Journal of Neurology, 254:1649-1652
Zühlke C , Bernard V., Dalski A., Lorenz P., Mitulla B., Gillessen-Kaesbach G., Bürk K.
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(2008) Ataxia with oculomotor apraxia type 2: Novel mutations in six patients with juvenile age of onset and elevated serum alpha-fetoprotein. Neuropediatrics 39:347-350
Bemard V., Stricker S., Kreuz F., Minnerop M., Gillessen-Kaesbach G., Zühlke C.
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(2008) Spinocerebellar ataxia tvpe 4 is genetically distinct from 16q22.1-linked Japanese ataxia. Journal of Neurology 255:612-613
Hellenbroich Y., Bemard V., Zühlke C.
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(2009) Exon deletions and intragenic insertions as a frequent cause for ataxia oculomotor-apraxia 2. BMC 10:87
Bernard V., Minnerop M., Bürk K., Kreuz F., Gillessen-Kaesbach G., Zühlke Ch.
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(2009) Missense exchanges in the TTBK2 gene mutated in SCA11. Journal of Neurology; online 17. Juni 2009
Edener U., Kurth I., Meiner A., Hoffmann F., Hübner C.A., Bemard V., Gillessen-Kaesbach G., Zühlke Ch.
