Matrilin-3-type multiple epiphyseal dysplasia (MED) mutations in matnlin-1 and matrilin-4 new disease-causing loci for MED?
Final Report Abstract
Matriline (Matrilin-1, -3- und 4) sind Adapterproteine der extrazellulären Matrix vom Knorpel, die in ihrem modulären Aufbau und in ihrem Wechselwirkungspotenzial ähnlich sind. Mutationen im Matrilin-3 Gen (MATN3) führen zu einer autosomal-dominanten Form der Multiplen epiphysären Dysplasien (MED), ein klinisch und genetisch heterogener Zustand des Skeletts, der durch einen schwachen Kleinwuchs und eine beginnende Osteoarthritis charakterisiert ist. Die Mutationen des MATN3-Gens, die zu MED führen, sind Missensmutationen, die den Sekretionssignalweg beeinträchtigen, indem sie das mutierte Matrilin-3 in dem rauhen endoplasmatischen Reticulum (rER) zurückhalten. Dies führt wiederum zu einer ungefalteten Protein-Antwort. Mutationen in den bekannten MED-Genen (MATN3, COMP, COL9A1-3, SLC26A2) wurden in ungefähr 50 bis 80 % der Patienten gefunden, wobei ein beachtlicher Teil der MED-Fälle wahrscheinlich von Mutationen in einem bisher noch nicht charakterisierten Gen oder auch mehreren Genen herstammt. Aufgrund der konservierten Struktur, dem ähnlichen Expressionsmuster und den ähnlichen Wechselwirkungseigenschaften der Mitglieder der Matrilinfamilie, sind MATN1 und MATN4 gute Kandidaten für neue MED-Loci. Das Ziel dieser Studie war es, zu zeigen, dass MATN1 und MATN4 potentielle, neue MED verursachende Gene sind. Um dieses Vorhaben zu erreichen, wurden MATN3-MED-Mutationen in die konservierten Stellen der VWA Domänen der murinen Matn1 und Matn4 eingeführt und die cDNA Konstrukte mit der Gesamtlänge wurden transient in 293-EBNA sowie in primären Chondrozyten exprimiert. Der mutmaßliche Pathomechanismus der mutierten Matrilin-1 sowie Matrilin-4 wurde charakterisiert, indem ihre Sekretion und Lokalisation analysiert wurde. Es stellte sich heraus, dass die meisten MATN3-ähnlichen MED- Mutationen in Matn1 und Matn4 die korrekte Sekretion von Matrilin-1 und Matrilin-4 verhindern. Ähnlich verursachten die MED-Mutationen eine intrazelluläre Akkumulation der mutierten Matrilin-1 und Mtrilin-4 Proteine im ER. Unsere Ergebnisse lassen auf einen Einfluss der MATN1 und MATN4 über einen ähnlichen Krankheitsmechanismus, wie er auch für MATN3 beschrieben wurde, schließen.
