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Zusammenfassung:
Für die enormen Transportleistungen der Niere bei der Reabsorption von Salz und Wasser, sowie auch für die Ausbildung der für die Schallempfindung im Innenohr wesentlichen elektrochemischen Gradienten spielen unter anderem die ClC-K-Chloridkanäle eine bedeutende Rolle. Dies wird unter anderem bei bestimmten Subtypen der Salzverlust-Tubulopathien deutlich. Trotz großer Fortschritte, die seit Ende der 1990er Jahre bei der Aufdeckung der molekulargenetischen Grundlagen dieser Erkrankungen gemacht wurden, bleibt auch heute noch bei einem nicht unbeträchtlicher Teil der klinisch betroffenen Patienten die genetische Grundlage ihrer Erkrankung ungeklärt. In der vorliegenden Arbeit wurde für eine dieser Patientinnen eine Kombination aus der Deletion des für ClC-Kb kodierenden Gens CLCNKB und der Mutation des Promotors des für ClC-Ka kodierenden Gens CLCNKA als genetische Grundlage ihres klinischen Phänotyps aufgeklärt. Hierzu wurde zunächst eine homozygote Mutation eines Teils der bekannten zu Salzverlust-Tubulopathien führenden Gene ausgeschlossen. Die verbleibenden bekannten Gene CLCNKA und CLCNKB sollten in einem zweiten Schritt sequenziert werden. Dies gelang bei CLCNKB nicht, da hier eine homozygote Mutation vorlag, was durch den Nachweis eines Fusionsfragmentes bewiesen werden konnte. Die exonischen Anteile von CLCNKA zeigten zwar keine die Aminosäure-Sequenz von ClC-Ka verändernden Mutation, wohl aber eine Mutation des Promotors von CLCNKA 832 Basen upstream seines ersten Exons. Die funktionelle Bedeutung dieser Promotor-Mutation wurde mittels eines Versuches nachgewiesen, bei dem ein Biolumineszenz katalysierendes Enzym als Markerprotein genutzt wurde, um den Expressionslevel eines vom Wildtyp-CLCNKA-Promotors im Vergleich zu seiner mutierten Variante kontrollierten Gens darzustellen. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass die bei der Patientin nachgewiesene Promotor-Mutation zu einer bis zu 77,5%-igen Reduktion der Expression des von diesem Promotor kontrollierten Gens führt. Dass der gleichzeitige Funktionsverlust von ClC-Ka und ClC-Kb zu einem deutlich schwereren Phänotyp führt, als der isolierte Verlust eines dieser beiden Proteine, wurde in der Vergangenheit mehrfach gezeigt. Die vorliegende Arbeit liefert einen Hinweis darauf, dass der deutlich mildere Phänotyp bei isoliertem Funktionsverlust von ClC-Kb (im Verglich zum funktionellen Verlust beider ClC-K-Kanäle) möglicherweise durch eine Hochregulation der Expression von ClC-Ka bedingt ist, da nicht der vollständige funktionelle Verlust des Zweiteren, sondern bereits die bloße Störung der Kontrolle seines Expressionslevels, zu einem schweren klinischen Phänotyp führt.

Bibliographie / References

1. Kleta R, Basoglu C, Kuwertz-Broking E (2000) New treatment options for Bartter's syndrome. New Eng J Med 343: 661-662
2. International Collaborative Study Group for Bartter-like Syndromes (1997) Mutations in the gene encoding the inwardly-rectifying renal potassium channel, ROMK, cause the antenatal variant of Bartter syndrome: evidence for genetic heterogeneity. Hum Molec Genet. 6: 17-26
3. Nozu K, Inagaki T, F, XJ, Nozu Y, Kaito H, Kanda K, Sekine T, Igarashi T, Nakanishi K, Yoshikawa N, Iijima K, Matsuo M (2008) Molecular analysis of digenic inheritance in Bartter syndrome with sensorineural deafness. J Med Genet 45: 182-186
4. Hess J, Angel P, Schorpp-Kistner M (2004) AP-1 subunits: quarrel and harmony among siblings. J Cell Sci 117: 5965–5973
5. Konrad M, Leonhardt A, Hensen P, Seyberth HW, Kockerling A (1999) Prenatal and postnatal management of hyperprostaglandin E syndrome after genetic diagnosis from amniocytes. Pediatrics 103: 678-683
6. Fisher SE, Black GC, Lloyd SE, Hatchwell E, Wrong O, Thakker RV, Craig IW (1994) Isolation and partial characterization of a chloride channel gene which is expressed in kidney and is a candidate for Dent's disease (an X- linked hereditary nephrolithiasis). Hum Mol Genet 3: 2053-2059
7. Simon DB, Nelson-Williams C, Bia MJ, Ellison D, Karet FE, Molina AM, Vaara I, Iwata F, Cushner HM, Koolen M, Gainza FJ, Gitleman HJ, Lifton RP (1996 – 1) Gitelman's variant of Bartter's syndrome, inherited hypokalaemic alkalosis, is caused by mutations in the thiazide-sensitive Na-Cl cotransporter. Nat Genet 12: 24-30
8. Simon DB, Karet FE, Hamdan JM, Di Pietro A, Sanjad SA, Lifton RP (1996 – 2) Bartter's syndrome, hypokalemic alkalosis with hypercalciuria, is caused by mutations in the Na-K-2Cl cotransporter NKCC2. Nature Genet 13: 183-188
9. Simon DB, Karet FE, Rodriguez-Soriano J, Hamdan JH, DiPietro A, Trachtman H, Sanjad SA, Lifton RP (1996 – 3) Genetic heterogeneity of Bartter's syndrome revealed by mutations in the K+ channel, ROMK. Nat Genet 14: 152-156
10. Stoff JS, Stemerman M, Steer M, Salzman E, Brown RS (1980) A defect in platelet aggregation in Bartter's syndrome. Am J Med 68: 171-180
11. Murre C, McCaw PS, Baltimore D (1989) A new DNA binding and dimerization motif in immunoglobulin enhancer binding, daughterless, MyoD, and myc proteins. Cell 56: 777–783
12. Gitelman HJ, Graham JB, Welt LG (1966) A new familial disorder characterized by hypokalemia and hypomagnesemia. Trans Assoc Am Phys 79: 221-235
13. Miyamura N, Matsumoto K, Taguchi T, Tokunaga H, Nishikawa T, Nishida K, Toyonaga T, Sakakida M, Araki E (2003) Atypical Bartter syndrome with sensorineural deafness with G47R mutation of the beta-subunit for ClC-Ka and ClC-Kb chloride channels, barttin. J Clin Endocr Metab 88: 781-786
14. Ohlsson A, Sieck U, Cumming W, Akhtar M, Serenius F (1984) A variant of Bartter's syndrome: Bartter's syndrome associated with hydramnios, prematurity, hypercalciuria and nephrocalcinosis. Acta Pediat Scand 73: 868-874
15. Kleta R, Bockenhauer D (2006) Bartter Syndromes and Other Salt-Losing Tubulopathies. Nephron Physiol 104: 73-80
16. Peters M, Jeck N, Reinalter S, Leonhardt A, Tonshoff B, Klaus G, Konrad M, Seyberth HW (2002) Clinical presentation of genetically defined patients with hypokalemic salt-losing tubulopathies. Am J Med 112: 183-190
17. Xu L, Glass CK, Rosenfeld MG (1999) Coactivator and corepressor complexes in nuclear receptor function. Curr Opin Genet Dev 9:140-147
18. Seyberth HW, Rascher W, Schweer H, Kuhl PG, Mehls O, Scharer K (1985) Congenital hypokalemia and hypercalciuria in preterm infants: a hyperprostaglandinuric tubular syndrome different from Bartter syndrome. J Pediat 107: 694-701
19. Narlikar GJ, Fan HY, Kingston RE (2002) Cooperation between complexes that regulate chromatin structure and transcription. Cell 108: 475-487
20. Saiki RK, Scharf S, Faloona F, Mullis KB, Horn GT, Erlich HA, Arnheim N (1985) Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequence and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia. Science 230: 1350-1354
21. Gardner J, Lapey A, Simopoulos AP, Bravo E (1970) Evidence for a primary disturbance of membrane transport in Bartter's syndrome and Liddle's syndrome. J Clin Invest 49: 32A Gausch CR, Hard WL, Smith TF (1966) Characterization of an established line of canine kidney cells (MDCK). Proc Soc Exp Biol Med 122: 931-935
22. Lang F, Vallon V, Knipper M, Wangemann P (2007) Functional significance of channels and transporters expressed in the inner ear and kidney. Am J Physiol Cell Physiol 293: C1187-C1208
23. Pachulski RT, Lopez F, Sharaf R (2005) Gitelman's not so benign syndrome. New Eng J Med 353: 850-851
24. Jeck N, Reinalter SC, Henne T, Marg W, Mallmann R, Pasel K, Vollmer M, Klaus G, Leonhardt A, Seyberth HW, Konrad M (2001) Hypokalemic salt-losing tubulopathy with chronic renal failure and sensorineural deafness. Pediatrics 108: e5
25. Landau D, Shalev H, Ohaly M, Carmi R (1995) Infantile variant of Bartter syndrome and sensorineural deafness: a new autosomal recessive disorder. Am J Med Genet 59: 454-459
26. Norman C, Runswick M, Pollock R, Treisman R (1988) Isolation and properties of cDNA clones encoding SRF, a transcription factor that binds to the c-fos serum response element. Cell 55: 989-1003
27. Queller DC, Strassmann JE, Hughes CR (1993) Microsatellites and kinship. Trends Ecol Evol 8: 285-288
28. Haug K, Warnstedt M, Alekov AK, Sander T, Ramirez A, Poser B, Maljevic S, Hebeisen S, Kubisch C, Rebstock J, Horvath S, Hallmann K, Dullinger JS, Rau B, Haverkamp F, Beyenburg S, Schulz H, Janz D, Giese B, Müller- Newen G, Propping P, Elger CE, Fahlke C, Lerche H, Heils A (2003) Mutations in CLCN2 encoding a voltage-gated chloride channel are associated with idiopathic generalized epilepsies. Nat Genet 33: 527-532
29. Konrad M, Vollmer M, Lemmink HH, van den Heuvel LP, Jeck N, Vargas- Poussou R, Lakings A, Ruf R, Deschenes G, Anitgnac C, Guay-Woodford L, Knoers NV, Seyberth HW, Feldmann D, Hildebrandt F (2000) Mutations in the chloride chanel gene CLCNKB as a cause of classic Bartter syndrome. J Am Soc Nephrol 11: 1449-1459
30. Jeck N, Konrad M, Peters M, Weber S, Bonzel KE, Seyberth HW (2000) Mutations in the chloride channel gene, CLCNKB, leading to a mixed Bartter-Gitelman phenotype. Petiat Res 48: 754-758
31. Matsumara Y, Uchida S, Kondo Y, Miyazaki H, Ko SB, Hayama A Mirimoto T, Liu W, Arisawa M, Sasaki S, Marumo F (1999) Overt nephrogenic diabetes insipidus in mice lacking the CLC-K1 chloride channel. Nat Genet 21: 95-98
32. Meyyappan M, Atadja PW, Riabowol KT (1996) Regulation of gene expression and transcription factor binding activity during cellular aging. Biol Signals 5: 130–138
33. Gill G (2001) Regulation of the initiation of eukaryotic transcription. Essays Biochem 37: 33–43
34. Schlingmann KP, Konrad M, Jeck N, Waldegger P, Reinalter SC. Holder M, Seyberth HW, Waldegger S (2004) Salt wasting and deafness resulting from mutations in two chloride channels. New Eng J Med 350: 1314-1319
35. Ramos E, Hall-Craggs M, Demer LM (1980) Surreptitious habitual vomiting simulating Bartter's syndrome. J Am Med Assoc 243: 1070-1072
36. Kulozik AE, Bellan-Koch A, Bali S, Kohne E, Kleihauer E (1991) Thalassemia intermedia: moderate reduction of beta globin gene transcriptional activity by novel mutation of the proximal CACCC promoter element. Blood 77: 2054-2058
37. Shalev H, Ohali M, Kachko L, Landau D (2003) The neonatal variant of Bartter syndrome and deafness: preservation of renal function. Pediatrics 112: 628-633
38. Koch MC, Steinmeyer K, Lorenz C, Ricker K, Wolf F, Otto M, Zoll B, Lehmann- Horn F, Grzeschik KH, Jentsch TJ (1992) The skeletal muscle chloride channel in dominant and recessive human myotonia. Science 257: 797-800
39. Lobe CG (1992) Transcription factors and mammalian development. Curr Top Develop Biol 27: 351–383, 1992
40. Lee TI, Young RA (2000) Transcription of eukaryotic protein-coding genes. Annu Rev Genet 34: 77-137
41. Shein HM, Enders JF (1962) Transformation induced by simian virus 40 in human renal cel cultures. I. Morphology and growth characteristics. Proc Natl Acad Sci U S A 48: 1164-1172
42. Finer G, Shalev H, Birk OS, Galron D, Jeck N, Sinai-Treiman L, Landau D (2003) Transient neonatal hyperkalemia in the antenatal (ROMK defective) Bartter syndrome. J Pediat 142: 318-323
43. Korver W, Roose J, Clevers H (1997) The winged-helix transcription factor Trident is expressed in cycling cells. Nucl Acids Res 25: 1715-1719
44. Latchman DS (1997) Transcription factors: an overview. Int J Biochem Cell Biol 29: 1305-1312
45. Guyton AC, Hall JE (2005) Textbook of medical physiology, 11 th edition. W.B.
46. Scholl UI, Choi M, Liu T, Ramaekers VT, Hausler MG, Grimmer J, Tobe SW, Farhi A, Nelson-Williams C, Lifton RP (2009) Seizures, sensorineural deafness, ataxia, mental retardation, and electrolyte imbalance (SeSAME syndrome) caused by mutations in KCNJ10. Proc Nat Acad Sci 106: 5842- 5847
47. Petryniak B, Staudt LM, Postema CE, McCormack WT, Thompson CB (1990) Characterization of chicken octamer-binding proteins demonstrates that POU domain-containing homeobox transcription factors have been highly conserved during vertebrate evolution". Proc Natl Acad Sci USA 87: 1099– 1103

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