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Titel:Punktmutationsanalysen bei GLI3-assoziierten Krankheitsbildern: Greig Cephalopolysyndaktylie-Syndrom, Pallister-Hall-Syndrom und isolierte Polydaktylien
Autor:Driess, Stephanie
Weitere Beteiligte: Grzeschik, K.H. (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2006
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2006/0306
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2006-03064
DOI: https://doi.org/10.17192/z2006.0306
DDC:610 Medizin, Gesundheit
Titel(trans.):Point-mutation analysis of GLI3 associated disorders: GCPS, PHS and polydactilies

Dokument

Schlagwörter:
GLI3, Pallister Hall Syndrom, Transkriptionsfaktor, Signaltransduktion, Postaxiale Polydaktylie, Genotyp, Postaxiale Polydaktylie, GLI3, Greig-Cephalopolysyndaktylie Syndrom (GCPS), Pallister Hall Syndrom, SSCA, Sonic-Hedgehog, Genmutation, DNS, Punktmutation, SHH, Nonsensmutation, SHH, Sonic-Hedgehog, Greig-Cephalopolysyndaktylie Syndrom (GCPS), SSCA

Zusammenfassung:
Für die Ausbildung der Extremitäten ist eine Vielzahl von Genen verantwortlich. Eine Schlüsselrolle in der Entstehung der anterior-posterioren Polarität der Extremitäten spielt die Sonic Hedgehog-Patched-GLI Signalkaskade (SHH-PTCH-GLI Signalkaskade). Kommt es durch Mutationen zur Fehlregulation eines der beteiligten Faktoren im SHH-Pathway, so resultieren in der Regel, aber nicht ausschließlich, Dysmorphogenesen der Gliedmaßen. Zu diesen zählen auch die in dieser Arbeit untersuchten GLI3- assoziierten Morphopathien. Verschiedene Punktmutationen konnten im humanen GLI3-Gen (7p13), das für einen Transkriptionsfaktor mit Zinkfingermotiven kodiert, detektiert werden. Bisher wurden vier autosomal-dominant vererbte Fehlbildungssyndrome GLI3-Mutationen zugeordnet: 1. Greig Cephalopolysyndaktylie-Syndrom (GCPS) 2. Pallister-Hall-Syndrom (PHS) 3. Postaxiale Polydaktylie Typ A (PAP-A) 4. Präaxiale Polydaktylie Typ IV (PPD-IV) Im Rahmen dieser Arbeit konnten die Fallzahlen der GLI3-assoziierten Morphopathien erhöht werden. Als molekulargenetische Methode kamen für die Untersuchung der Patienten-DNA die nicht-radioaktive Einzelstrang-Konformationsananlyse (SSCA) sowie die Sequenzierung zur Anwendung. Insgesamt konnten 12 Mutationen bei Patienten mit klinisch diagnostiziertem GCPS, 2 Mutationen bei Patienten mit klinisch gesichertem PHS, sowie 2 weitere Mutationen bei Patienten mit PPD-IV im GLI3-Gen identifiziert werden. Dabei betreffen 9 Mutationen den N-Terminus oder die zentralen Zinkfingermotive der DNA-bindenden Domäne des GLI3-Transkriptionsfaktors. Weitere 7 Mutationen betreffen den C-terminalen Bereich. Die Erhöhung der Fallzahlen bestätigt und ergänzt das bekannte Spektrum der GLI3-Mutationen. Mindestens 8 der 16 detektierten Mutationen führen, durch den Einbau eines vorzeitigen Stoppcodons, zu einem verkürzten Protein und somit vermutlich zum Verlust einiger oder aller Funktionen des GLI3-Transkriptionsfaktors. Der Mechanismus der Haploinsuffizienz scheint in diesen Fällen den Phänotyp zu bedingen. Dagegen kann für die 4 identifizierten Missense-Mutationen sowie für die 3 Spleißstellenmutationen keine eindeutige Aussage über die Auswirkung auf Protein-ebene und somit über den molekularen Mechanismus, der den Phänotyp bedingt, getroffen werden. Entgegen der bisher angenommen 100%igen Penetranz von GLI3-Mutationen konnte eine Mutationsübertragung über eine phänotypisch gesunde Probandin im Fall der Missense-Mutation R625W nachgewiesen werden. Vor dem Hintergrund einer nicht vollständigen Penetranz sollten in Zukunft auch seltene Sequenzvarianten auf Proteinebene hinsichtlich veränderter GLI3 Funktionen und möglicher Interaktion mit anderen Faktoren untersucht werden. Die Entstehung der unterschiedlichen Phänotypen durch Mutationen im GLI3-Gen bleibt weiterhin unklar, denn die erhobenen Daten von nunmehr annähernd 50 Mutationen lassen keine eindeutige Genotyp-Phänotyp Korrelation an Hand von Lage und Art der Mutationen zu. Zur Klärung könnten weiterführende Experimente auf funktioneller Ebene (mRNA Transkript- und Proteinebene) beitragen. Drei Punktmutationen konnten mehrfach bei unverwandten Familien identifiziert werden, jedoch ist die Häufigkeit wiederholt auftretender Mutationen zu gering, um von sogenannten Mutations-Hotspots ausgehen zu können. Daher muss auch in Zukunft die molekulare Aufklärung von Defekten das gesamte GLI3-Gen erfassen.

Summary:
For the formation of the extremities, multiple genes are responsible. The Sonic Hedgehog-Patched-GLI Signal transduction cascade plays a key role in the development of the anterior-posterior polarity of the extremities (SHH-PTCH-GLI signal cascade). Dysmorphogenetic disorders of the extremities occurs regularly, but nut exclusively in the case of deregulation of one of these factors, e.g. by mutations. Among these disorders are GLI-3 associated morphopathies of the extremities, which have been analyzed in this work. Here, several point mutations have been detected in the human gene of GLI3 (7p13), a transcription factor containing several zinc-finger motifs. Actually, four autosomal-dominant inherited malformation-syndromes have been associated with GLI3-mutations: 1. Greig Cephalopolysyndactily-Syndrome (GCPS) 2. Pallister-Hall-Syndrome (PHS) 3. Post-axial Polydactily Type A (PAP-A) 4. Pre-axial Polydactily Type IV (PPD-IV) Due to this work, the case numbers of GLI3 associated morphopathies have been increased. Standard methods like the non-radioactive single-strand conformation analysis as well as sequencing have been used. Altogether 12 mutations in patients with a clinically diagnosed GCPS, 2 mutations in a patient with clinically confirmed PHS, as well as 2 further mutations in patients with PPD-IV have been identified. In detail, 9 mutations affected the N-terminus or the central zinc-finger motif of the DNA binding domain of the GLI3 transcription factor. Further 7 mutations affected the C-terminal part of the protein. The new case numbers identified here, increase and complete the known spectrum of GLI3 mutations. The molecular consequences of these mutations, possible genotype-phenotype correlations and mutation-hotspots are discussed in this work.


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