Funktionelle Untersuchungen des ABC-Transporters ABCA3 durch Charakterisierung von Maus-Modellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projekts war die Charakterisierung der Funktion des ABC-Transporters ABCA3 über Mausmodelle. Neben einer konstitutiven Konockout–Linie stand eine gefloxte Linie zur Verfügung, mithilfe derer über eine ABCA3 gewebespezifisch inaktiviert werden kann. Darüber hinaus war es Ziel des Projekts, molekulare Mechanismen der posttranslationalen Modifikation (ER-passage und trafficking, Sumoylierung) zu definieren. Die Analyse der konstitutiven Knockout-Maus konzentrierte sich auf adulte, heterozygote Tiere, im Vergleich zu Wildtyp. Es stellte sich die Frage, ob sich bei den gesund erscheinenden haploinsuffizienten Tieren nicht doch in bestimmten Belastungssituationen Manifestationen des Genotyps zeigen. In Provokationsstudien (Beatmung, Sauerstoffexposition) zeigte sich eine größere Empfindlichkeit der Lungen Heterozygoter für die schädigenden Einflüsse. Da vermutet wird, dass beim Menschen etwa eines von 100 Individuen nur ein funktionelles Allel trägt, könnte dies eine relevante Prädisposition für Lungenerkrankungen bedeuten. Wir konnten zeigen, dass ABCA3 in der Leber dieselben Substrate wie in der Lunge transportiert. Die Sekretion der Phospholipide in die Galle erfolgt dabei auf anderem Weg (nämlich über lysosomale Organellen) als bei dem bekannten Phospholipidtransporter der Leber ABCB4, der in der kanalikulären äußeren Zellmembran sitzt. Es scheint somit zwei unterschiedliche Mechanismen der Phospholipidsekretion zu geben, die beide über ABC-Transporter ermöglicht werden. Jeder der beiden Transporter hat spezifische Substrate, einen spezifischen Sekretionsmechanismus und eine spezifische intrazelluläre Lokalisation. Da in Pilotexperimenten die Phospholipidzusammensetzung der Milch von ABCA3+/- Mäusen verändert war, wurde eine größere Kohorte untersucht. Zudem wurde eine Mauslinie geschaffen, bei der ABCA3 in der Brustdrüse weitestgehend inaktiviert wurde. Die Lipidanalyse der Milch dieser Tiere ist noch nicht abgeschlossen. Es zeigte sich bisher eine Verminderung der Gesamtfettsäuren, insbesondere der ungesättigten. Molekulare Analysen von ABCA3 zeigten, dass Mutationen zur Retention des Proteins im ER führen können. Dies wiederum bedingt ER-Stress bzw. Prädisposition dazu und induziert Apoptosemarker, was über einen Verlust an Typ II Zellen einen Mechanismus der chronischen Lungenerkrankung durch ABCA3-Defekte darstellen könnte. ABCA3 ist ein sumoyliertes Protein. Zwei spezifische Stellen dienen der kovalenten Anheftung von SUMO. Die Bedeutung dieser Entdeckung für die Regulation, intrazelluläre Verarbeitung oder Funktion ist noch unbekannt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Targeted Disruption of the murine Abca3 gene leads to lamellar body defects and respiratory failure in newborns. Eur J Pediatrics 2008, 167:3 p373
Hammel M, Michel G, Hoefer C, Müller-Höcker J, Hrabé de Angelis M, Holzinger A
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Heterozygote ABCA-3-knockout Mäuse unter mechanischer Beatmung. Z Geburtshilfe Neonatol 2009; S1:34
Flemmer AW, Herber-Jonat S, Schulz H, Huppmann M, Hammel M, Holzinger A
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Lipidomics von Lungen neugeborener Mäuse mit ABCA3-Mangel: Identifikation von Phospholipid-Spezies als Substrate des lamellarkörperchen-spezifischen ABC-Transporters. Z Geburtshilfe Neonatol 2009; S1:35
M. Hammel, G. Liebisch, G. Schmitz, M. Hrabé de Angelis, A. Holzinger
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ABCA3+/- mice have significantly decreased amounts of phosphatidylcholine and phosphatidylglycerol in lung tissue. Klinische Pädiatrie, 2010, 222 Suppl. 1, S 42
Mittal R, Jin L, Hammel, M, Liebisch, G, Schmitz, G, Holzinger A
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Charakterisierung der Lungenmechanik und Entzündungsreaktion in heterozygoten ABCA3- Mäusen nach Haltung in Raumluft und nach 72 h in Sauerstoffumgebung. Klinische Pädiatrie, 2010, 222 Suppl. 1, S 42
Herber-Jonat S, Huppmann M, Mittal R, Hammel M, Holzinger A, Flemmer AW
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Fatal neonatal respiratory failure in an infant with congenital hypothyroidism due to haploinsufficiency of the NKX2-1 gene: alteration of pulmonary surfactant homeostasis. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2010 Jun 28
Kleinlein B, Griese M, Liebisch G, Krude H, Lohse P, Aslanidis C, Schmitz G, Peters J, Holzinger A
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Some ABCA3 mutations elevate ER stress and initiate apoptosis of lung epithelial cells. Respir Res 2011 Jan 7;12:4
Weichert N, Kaltenborn E, Hector A, Woischnik M, Schams A, Holzinger A, Kern S, Griese M
