Genetische und funktionelle Analysen von LRP5 und seinem Pseudogen bei einem Osteoporosis Pseudoglioma-Syndrom-ähnlichem Phänotyp und bei Osteoporose
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Für das Osteoporosis pseudoglioma-Syndrom (eine autosomal-rezessiv erbliche Erkrankung, die mit Blindheit und juveniler Osteoporose einhergeht) konnten zwei für diese Erkrankung bislang nicht beschriebene Typen von Mutationen identifiziert werden. Zum einen eine große (Exon-übergreifende) Deletion, zum anderen eine 6-Leucin-Deletion im Signalpeptid des bei diesem Syndrom mutierten Transmembran-Rezeptors LRP5. Beide Mutationen führen in-vitro zur Expression stabiler, aber nicht-funktionsfähiger Proteine. Da die Mutation im Signalpeptid von LRP5 einen CTG-repeat I Leucin-stretch betraf, wurde die Variabilität dieses Sequenzelementes in der Allgemeinbevölkerung ermittelt. Hierbei fanden sich Signalpeptide mit 6 bis 11 CTGs / Leucinen, wobei ca. 90% aller Allele 9 aufeinander folgende CTGs bzw. Leucine aufwiesen. Mit Hilfe von in-vitro-Assays konnte demonstriert werden, dass sowohl eine Verlängerung als auch eine Verkürzung dieses Stretchs aus 9 Leucinen dazu führt, dass weniger funktionsfähige Rezeptormoleküle hergestellt werden. Als Ursache hierfür konnte ermittelt werden, dass jeweils ein steigender Anteil der Proteinsynthese im Zytoplasma und nicht im endoplasmatischen Retikulum erfolgt und somit ein Teil der LRP5-Moleküle nicht in die Zellmembran gelangt. LRP5 mit der 6-Leucin- Deletion wird im Gegensatz zu den in der Allgemeinbevölkerung nachweisbaren LRP5- Signalpeptid-Varianten überhaupt nicht ins ER transportiert. Damit konnte erstmals gezeigt werden, dass ein hochvariables Sequenzelement im Signalpeptid eines Rezeptors quantitative Auswirkungen auf die Proteintranslation hat. Da eine Datenbank-Analyse fast 400 weitere humane Proteine mit Leucin-stretchs im Signalpeptid identifizierte, könnte dieser Mechanismus eine bislang nicht erkannte, aber verbreitetere Ursache für die Variabilität der Proteintranslation und -expression darstellen. Unter diesen Proteinen sind auch solche mit bekannter oder vermuteter Relevanz für komplexgenetisch vererbte Erkrankungen. Aufgrund des hier beschriebenen funktionellen Effektes sollten CTG-repeats / Leucin-stretchs in Signalpeptiden bei (genomweiten) Assoziationsstudien für komplexgenetische Erkrankungen als kausale Varianten in Betracht gezogen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- LRP4 Mutations Alter Wnt/ß-Catenin Signaling and Cause Limb and Kidney Malformations in Cenani-Lenz Syndrome
Yun Li, Barbara Pawlik, Nursel Eicioglu, Mona Aglan, Hülya Kayserili, Gökhan Yigit, Ferda Percin, Frances Goodman, Gudrun Nürnberg, Asim Cenani, Jill Urquhart, Boi-Dinh Chung, Samira Ismail, Khalda Amr, Ayca D. Aslanger, Christian Becker, Christian Netzer, Pete Scambler, Wafaa Eyaid, Hanan Hamamy, Jill Clayton-Smith, Raoul Hennekam, Peter Nürnberg, Joachim Herz, Samia A. Temtamy, and Bernd Wollnik
