Untersuchungen der biochemischen und zellbiologischen Funktion von Torsin A und seiner mutierten Form bezüglich der Pathogenese der idiopathischen Torsionsdystonie
Final Report Abstract
In dem hier beantragten Forschungsvorhaben ging es um die molekularbiologischen Grundlagen einer hereditären Bewegungsstörung, der sog. primären Torsionsdystonie. Ursächlich für die Mehrzahl der Fälle ist eine Mutation im DYTl-Gen, das für das Protein TorsinA kodiert. Die Pathogenese der Erkrankung ist jedoch bislang nicht verstanden, insbesondere der Zusammenhang zwischen der Mutation und der daraus resultierenden Pathophysiologie. Erschwerend kommt hinzu, dass auch die Funktion des Wildtyp-Proteins nicht geklärt ist. Reduzierte Penetranz (~ 30%) und erhebliche Variabilität in der klinischen Expression lassen vermuten, dass weitere Faktoren (genetische Modifier) an der Manifestation einer primären Torsionsdystonie beteiligt sind. Das hat dazu geführt, dass mehr und mehr die Erforschung der Stoffwechselwege und der möglichen Interaktoren von TorsinA in den Mittelpunkt der Forschung gerückt sind. Wir haben mit Hilfe einer konventionellen Yeast-Two-Hybrid-Analyse zunächst einen neuen Interaktor von TorsinA identifiziert, der ganz neue Aspekte der TorsinA-assoziierten Pathologie zu Tage gefördert hat. So haben wir eine Lokalisation von TorsinA in den Lysosomen bzw. den Abbau dieses Proteins in diesen Zellorganellen nachgewiesen. Eine Pathologie der Lysosomen ist bisher nicht mit TorsinA und der Entwicklung einer Dystönie in Zusammenhang gebracht worden. Inwieweit eine lysosomale Abbaustörung des TorsinA für die neuropathologischen Phänomene verantwortlich gemacht werden kann, bleibt noch zu klären. Ergänzend wurde an einem selbst generierten transgenen, das Wildtypprotein TorsinA bzw. seine Mutante überexprimierenden Mausmodell eine Microarray-Analyse durchgeführt, die ebenfalls neue Aspekte der möglicherweise betroffenen Stoffwechselwege lieferte. So bestätigte sich insbesondere für die Mutante eine abweichende Regulation jener Gene, deren Genprodukte unter der Annotation „motorisches Lernen" subsummiert werden. Eine Einschränkung des motorischen Lernens ist ein sowohl beim menschlichen Mutationsträger als auch in anderen Mausmodellen für diese Erkrankung bereits beschriebenes Phänomen, allerdings konnten wir anhand der fehlregulierten Gene die molekularbiologischen Grundlagen für dieses Phänomen klären. Wir machen eine Störung im Glutamatmetabolismus, dem führenden Neurotransmitter für motorisches Lernen, für diese Bewegungsstörung verantwortlich und werden dies jetzt durch Messungen der Neurotransmitter im Gehirn transgener Tieren bzw. durch Proteomanalysen an diesen Tieren weiter zu bestätigen versuchen. Zusammenfassend konnten wir durch Kombination ganz unterschiedlicher molekular- bzw. zellbiologischer Methoden, die auf DNA-, RNA- bzw. Proteinebene ansetzten, wesentliche neue Gesichtspunkte der TorsinA-assoziierten Pathologie ermitteln.
