Aufklärung des Pathomechanismus für monogene Krankheiten, die mit pathogenen Varianten in C20orf204, FBXW11 und WDHD1 assoziiert sind

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kerstin Kutsche
• Fachliche Zuordnung: Humangenetik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511275754

Die Next-generation sequencing-Technologie hat die Entdeckung neuer Krankheitsgene für monogene Krankheiten beschleunigt. Um die Pathogenität genomischer Varianten zu bestätigen und unser Verständnis der Biologie und Pathophysiologie von Krankheiten zu verbessern, kann eine Vielzahl von biochemischen und zellbiologischen Assays an Patient:innen-Zellen und/oder etablierten Zellmodellen durchgeführt werden. Funktionelle Studien sind wichtig, um die Funktion von uncharakterisierten offenen Leserahmen aufzuklären, in denen pathogene Varianten Krankheiten verursachen.In diesem Projekt werden wir funktionelle Studien zu pathogenen Varianten in drei Genen durchführen. Wir identifizierten die de novo FBXW11-Missense-Variante c.1139C>T/p.(Ser380Phe) bei einem Patienten mit Mikrozephalie, Kleeblattschädel und fazialen Dysmorphien. Sieben pathogene FBXW11-Varianten wurden bei Personen mit unterschiedlichen Phänotypen beschrieben. FBXW11 kodiert ein F-Box-Protein, das als Substratadapter für den SKP, Cullin, F-Box-haltigen Komplex, eine E3-Ubiquitin-Ligase, fungiert, der am proteasomalen Abbau verschiedener Substrate beteiligt ist. Der Effekt von p.(Ser380Phe) und vier publizierten Varianten auf die FBXW11-Substratbindung wird analysiert, indem wir die Menge der Bindungspartner von HA-getaggtem FBXW11-Wildtyp und -Mutanten in einem zellulären System bestimmen. Für Substrate mit verminderter oder verstärkter Bindung an FBXW11-Mutanten werden deren Umsatzrate, die Steady-State- und Ubiquitinierungsmengen bestimmt. Mögliche weitere Experimente konzentrieren sich auf spezifische Signalwege und/oder zelluläre Funktionen, die von bestimmten FBXW11-Varianten beeinflusst werden. Wir identifizierten C20orf204, das ein kaum charakterisiertes Protein kodiert, als neues Krankheitsgen für einen schweren Immundefekt. C20orf204 wird in naiven T-Zellen exprimiert und fungiert als Zytokin oder Zytokininhibitor. Um die biologische Rolle von C20orf204 in T-Zellen zu charakterisieren, werden wir mit Experten zusammenarbeiten. Rekombinantes C20orf204-Protein wird in eukaryotischen Zellen hergestellt und aufgereinigt. Die Funktion von C20orf204 bei der Kontrolle der T-Zell-Homöostase wird untersucht. Wir analysieren, ob C20orf204 über den Interleukin-7-Rezeptor Signalwege aktiviert, ein negativer Regulator von thymischem stromalem Lymphopoietin ist und das Überleben und die Erhaltung naiver T-Zellen beeinflusst. Wir identifizierten biallelische WDHD1-Varianten bei Personen mit mikrozephalem Kleinwuchs. WDHD1 integriert den CMG-Helikase-Komplex und den DNA-Polymerase-α/Primase-Komplex, um die DNA-Replikation zu initiieren. Mittels Patienten-Fibroblasten werden wir die Auswirkungen der WDHD1-Varianten auf den Zellzyklus und die Zellproliferation, die Reaktion auf DNA-Schäden und die DNA-Replikationsmaschinerie untersuchen. Unsere Studien werden dazu beitragen, das Verständnis über biologische Prozesse, die der menschlichen Gesundheit und Krankheit zugrunde liegen, zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Kerstin Borgmann; Professorin Dr. Eva Tolosa; Dr. Susanne Witt