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Projekt
Modifizierende Faktoren der reduzierten Penetranz und variablen Expressivität bei monogener Dystonie: Neue Einblicke durch einen Systembiologischen Ansatz
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Hauke Busch; Professorin Dr. Katja Lohmann
Fachliche Zuordnung
Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
Förderung
Förderung seit 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287074911
Mutationen in mehreren Genen, u. a. THAP1 (THAP-Domäne enthaltendes Apoptose assoziiertes Protein 1), SGCE (epsilon-Sarcoglykan) und GCH1 (GTP-Zyklohydrolase 1), stellen eine vererbte Ursache einer Dystonie dar. Viele der Mutationen weißen eine reduzierte Penetranz oder eine variable Expressivität auf. In der ersten Förderperiode konzentrierten wir uns auf die Identifizierung von genetischen Modifikatoren der THAP1-Penetranz. Dazu generierten wir 20 induzierte pluripotente Stammzell(iPSC)-Klone aus Fibroblastenlinien von 5 betroffenen und 5 gesunden THAP1-Mutationsträgern. Diese Klone und 14 Kontrolllinien wurden in kortikale neuronale Linien differenziert und das Transkriptom sequenziert. Außerdem wurden 13 erkrankte und gesunde THAP1-Mutationsträger mittels Genom-Sequenzierung analysiert und die 3D-Struktur der DNA um THAP1 herum mittels Chromosomenkonformitäts-Capture-on-Chip (4C) in einer kortikalen neuronalen Linie ohne THAP1-Mutation untersucht. Bisher haben wir mehrere Kandidatengene identifiziert, die mit verschiedenen neuronalen Signalwegen (z. B. Typ-I-Interferon, Membranfusion oder mitochondriale Spaltung) verknüpft sind. THAP1 bindet an mehrere dieser Gene (ENCODE- Daten). Mit den Genomdaten konnten einfache, kodierende Sequenzvarianten in anderen Dystonie-Genen ausgeschlossen werden. Eine Variante innerhalb des Promotors des KAT6A (Lysin-Azetyltransferase 6A)-Gens wurde als potenzieller Modifikator der THAP1-Penetranz basierend auf einer 3D-Interaktion mit dem THAP1-Gen und Segregation in einer Familie nominiert.Dieses Subprojekt verfolgt in der zweiten Förderperiode die Hypothese, dass Penetranz und Expressivität von Mutationen in THAP1, SGCE oder GCH1 durch weitere genetische Varianten und/oder epigenetische Veränderungen beeinflusst werden, die die Genexpression und/oder Metaboliten modulieren. Zusätzliche genetische Faktoren der reduzierten Penetranz bei THAP1 sollen durch eine Re-Analyse bestehender Transkriptom-, Genom- und Regulomdaten in einem trans-Omics-Modellierungsansatz aufgeklärt werden (Ziel 1). Während die reduzierte Penetranz bei SGCE hauptsächlich durch mütterliches Imprinting erklärt wird, ist der Einfluss der differentiellen Methylierung und Genexpression auf die variable phänotypische Expressivität wenig untersucht und soll im Rahmen dieses Projekts durch einen trans-Omics Ansatz aufgeklärt werden (Ziel 2). Darüber hinaus wird die stark reduzierte Penetranz, die bei männlichen GCH1- Mutationsträgern besonders prävalent ist, durch Transkriptom- und Genom-Sequenzierung und Metabolomik untersucht (Ziel 3). Dieser Ansatz wird zu einem besseren Verständnis der molekularen Variabilität bei THAP1-, SGCE- und GCH1-Mutationsträgern beitragen und potenziellen Faktoren beleuchten, die eine reduzierte Penetranz und variable Expressivität von Mutationen in diesen Genen beeinflussen.P4 wird eng mit den anderen Dystonie-bearbeitenden Projekten P5, P8, P9 und methodisch mit P10 und den Cores in Z2, P1 und P3 zusammenarbeiten.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
