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Vaskulopathiespezifische Manifestationen des Cobalamin C Defekts. Proteinbiochemische Untersuchungen der Auswirkungen einer Deletion des 2. Exons im MMACHC-Gen.
Hintergrund Der Cobalamin Defekt Typ C (CblC) stellt die häufigste angeborene Störung des intrazellulären Cobalaminstoffwechsels dar. Ursächlich für die autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung sind Mutationen im MMACHC-Gen. Biochemisch ist die Multisystemerkrankung gekennzeichnet durch das kombinier...
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| Main Author: | |
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| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2024
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | Hintergrund
Der Cobalamin Defekt Typ C (CblC) stellt die häufigste angeborene Störung des intrazellulären Cobalaminstoffwechsels dar. Ursächlich für die autosomal-rezessiv vererbte Erkrankung sind Mutationen im MMACHC-Gen. Biochemisch ist die Multisystemerkrankung gekennzeichnet durch das kombinierte Auftreten einer Methylmalonazidämie und Homocystinurie. Bestimmte Mutationen im MMACHC- Gen führen zu einem Herausspleißen des 2. Exons. Unter Erhalt des Leserasters entsteht ein trunkiertes Protein, das ΔEx2-MMACHC-Protein. CblC-Patienten mit ΔEx2-Spleißmutation zeigen phänotypisch eine auffällige Kombination aus einer renalen thrombotischen Mikroangiopathie (rTMA), bzw. eines atypischen hämolytisch-urämischen Syndroms (aHUS) und einer pulmonal-arteriellen Hypertonie (PAH). Ziel dieser Arbeit war es 1) die Stärke des Zusammenhangs zwischen ΔEx2-Spleißmutationen und dem Auftreten renaler und pulmonaler Vaskulopathien zu ermitteln, 2) durch die Charakterisierung des trunkierten Proteins Rückschlüsse auf dessen Pathophysiologie zu erlangen und 3) neue therapeutische Ansätze zu erproben.
Methoden
Mithilfe einer PubMed-Literaturrecherche wurde die Genotyp-Phänotyp-Korrelation von ΔEx2-MMACHC-Spleißmutationen und dem Auftreten einer rTMA und PAH herausgearbeitet. Die Charakterisierung des trunkierten Proteins erfolgte mittels Western Blot Untersuchungen und immunozytologischen Färbungen. Halbwertszeiten wurden mittels Cycloheximide Chase Assay bestimmt und Interaktionspartner über das Proximity Ligation Assay identifiziert. Zudem wurden Effekte einer Cobalamin- sowie Homocysteinexposition in HEK293- und HepG2- Zelllinien analysiert.
Ergebnisse
Es konnten 84 CblC-Patienten mit aHUS/rTMA und/oder PAH und berichteten Genotyp der Literatur entnommen werden. Dabei wiesen 65,4 % der 52 ΔEx2-Spleißmutationsträger einen renal-pulmonalen Phänotyp auf. Demgegenüber standen 5 Fallberichte von CblC-Patienten ohne Spleißmutationen mit renalen Auffälligkeiten und PAH. Laborexperimentell wies das ΔEx2-MMACHC-Protein im Vergleich zum wt-MMACHC-Protein eine reduzierte Stabilität, einen erhöhten proteasomalen Abbau sowie eine verringerte Interaktion mit MMADHC und MSR auf. Zudem zeichnete sich das trunkierte Protein durch die Formation von Disulfiden aus. Die Halbwertszeit des ΔEx2-MMACHC-Proteins konnte durch Cyanocobalamin (CN- Cbl) von 6,4 h auf 9,2 h erhöht werden (Monomere), bzw. von 7,4 h auf 10,6 h (Dimere). Die Anreicherung des Zellnährmediums mit 100 μM Homocystein führte beim ΔEx2-MMACHC-Protein zu einer signifikanten Zunahme an exprimierten Protein, wohingegen das wt-MMACHC-Protein mit einer signifikanten Abnahme der Proteinexpression reagierte.
Diskussion
Die enge Assoziation zwischen ΔEx2-Spleißmutationen im MMACHC-Gen und dem Auftreten renaler und pulmonaler Vaskulopathien kristallisierte sich in der Literaturrecherche deutlich heraus. Insbesondere der kombinierte Phänotyp scheint nahezu pathognomonisch für CblC-Patienten mit ΔEx2-Spleißmutationen zu sein. Pathophysiologisch ist die herabgesetzte Stabilität des trunkierten Proteins hervorzuheben, die durch ein Überangebot an CN-Cbl deutlich angehoben werden konnte. Die experimentellen Erkenntnisse decken sich mit der beobachteten Wirksamkeit einer CN-Cbl-Therapie an sechs CblC-Patienten mit ΔEx2- Spleißmutationen und eröffnen eine neue Behandlungsoption für diese Patientengruppe.
Die starke Tendenz zur Formation von Disulfiden könnte für die gestörte Interaktion mit den Partnerproteinen MMADHC und MSR verantwortlich sein. Zudem deutet die ausgeprägte Disulfidbildung des ΔEx2-MMACHC-Proteins zusammen mit den stabilisierenden Effekten einer Homocysteinexposition auf einen fehlenden Oxidationsschutz des Cbls durch das trunkierte Protein hin. Der damit einhergehende Anstieg an oxidativem Zellstress bietet einen schlüssigen Erklärungsansatz für die Genese von Vaskulopathien bei ΔEx2-Spleißmutationsträgern. |
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| DOI: | 10.17192/z2024.0210 |