Pathomechanismen und Therapie in PUF60-assoziierten Erkrankungen

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Hormos Salimi Dafsari
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 578221361

Das Spleißen ist ein wesentlicher Schritt in der mRNA-Verarbeitung, bei dem Intron-Regionen entfernt werden und reife Transkripte entstehen, die für Proteine kodieren können. Dieser Prozess wird durch das Spleißosom katalysiert, einem hochdynamischen Ribonukleoproteinkomplex. Mutationen in Spleißosom-Komponenten führen zu gestörtem Spleißen, abweichenden Transkripten, dysregulierten Zellfunktionen und verschiedenen Entwicklungs- und degenerativen Krankheiten. PUF60 kodiert für einen wesentlichen Spleißfaktor, der den Spleißprozess reguliert. Pathogene Varianten in PUF60 verursachen eine seltene genetische Störung, die von neurologischen Entwicklungsstörungen bis zu Kleinwuchs, kraniofazialen Dysmorphien und Skelettanomalien reicht. Der genaue Spleißdefekt, der zu PUF60-assoziierten Störungen führt, ist bis heute unklar, insbesondere im Hinblick auf die metabolische Dysregulation. Hier werden wir die Pathomechanismen der PUF60-assoziierten Störungen in Patientenzellen untersuchen, vom Spleißdefekt bis zur metabolischer Dysregulation, mit dem übergreifenden Ziel, eine Behandlung mit Vitamin B12 und zu finden. Wir haben eine Patientin mit einer PUF60-assoziierten Störung beobachtet, die seit 10+ Jahren mit Vitamin B12 behandelt wird und einen deutlich abgemilderten Phänotyp aufweist. Frühere Arbeiten zeigten, dass PUF60 knockdown die mTORC1-Aktivität in HEK293FT-Zelllinien unterdrückt. Unsere Proof-of-Principle-Arbeiten zeigten nun (i) ein aberrantes Spleißen von NAA35 in peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) von Patienten, das Teil des NatC-Komplexes ist, der an der N-terminalen Acetylierung von mTOR beteiligt ist, (ii) niedrigere mTOR Aktivität und Akkumulation von autophagolysosomalen Proteinen in PBMCs, (iii) eine Depletion von Methionin in Patientenplasma, (iv) niedrigere mTOR-Aktivität in drei Patientenfibroblasten-Zelllinien, und eine Behandlung mit Vitamin B12 (VB12) und Methionin (Met) für 24 Stunden konnte die mTOR Aktivität in diesen Patientenzellen wiederherstellen. Auf der Grundlage unserer Proof-of-Principle-Arbeiten untersuchen wir nun diese molekularen Veränderungen bei PUF60-assoziierten Erkrankungen in neuronalen Zelllinien. Dies wird uns in die Lage versetzen, 1) eine veränderte neuronale Morphologie, 2) das aberrante Spleißen von NAA35, 3) die Dysregulation von mTOR und autophagolysosomalem Flux, und 4) die Methionindepletion zu identifizieren. Darüber hinaus werden wir den Effekt einer Behandlung mit Vitamin B12 und Methionin hinsichtlich neuronaler Morphologie und der Wiederherstellung der mTOR-Aktivität und dem autophagolysosomalen Flux untersuchen. Die Ergebnisse werden eine Grundlage für die Entwicklung einer gezielten und gut verträglichen Therapieoption für PUF60-assoziierten Erkrankungen bilden. Über eine einzelne Krankheit hinaus werden diese Erkenntnisse wertvolle Einblicke in Spleißstörungen und ihre metabolische Regulation im Menschen geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen