Analyse der variablen Expressivität beim Nijmegen Breakage Syndrom (NBS)
Final Report Abstract
Das Nijmegen-Breakage-Syndrom ist eine schwerwiegende genetisch bedingte Krankheit, die sich bereits in der Kindheit manifestiert. Die frühe Entwicklung eines Lymphoms ist das lebensbedrohlichste Symptom, die Immundefizienz und anderen klinischen Merkmale können effektiver behandelt werden. Das zugrundeliegende Gen, NBN, ist an der Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen beteiligt, woraus die Kombination von Krebs, Immundefekten und meiotischen Störungen, die zur ovariellen Dysgenesie führen, verständlich wird. Der fortwährende Verlust von Zellen mit beschädigter DNA durch Apoptose während der Entwicklung erklärt die Wachstumsretardierung und die Mikrozephalie, die für die Krankheit ebenfalls charakteristisch sind. Trotz einer gemeinsamen Gründermutation zeigt das Nijmegen-Breakage-Syndrom eine erhebliche klinische Variabilität, so kann zum Beispiel ein Lymphom schon bereits mit 2 Jahren, aber auch erst mit 20 Jahren auftreten. Die molekulare Basis dieser Variabilität zu verstehen, war Hauptziel dieses Forschungsvorhabens: Zwei Hauptkomponenten konnten identifiziert werden. Die Rate des Abbaus eines partiell funktionierenden verkürzten NBN-Proteins am Proteasom variiert zwischen Patienten und führt zu unterschiedlichen Endzuständen. Wir haben bereits früher gezeigt, dass solche Unterschiede in der Proteinexpression mit der Entwicklung eines Lymphoms korrelieren. Darüber hinaus führt der Doppelstrangbruch-Reparaturdefekt zur Hyperaktivierung von Poly(ADP-Ribose)-Polymerase mit begleitendem Verbrauch des NAD+-Vorrats der Zelle. Der Verlust dieser zentralen Komponente der zellulären Entgiftung freier Radikale endet im oxidativen Stress und weiterer DNA-Schädigung. Die Entwicklung eines Tumors ist somit eine Folge von primären und sekundären Konsequenzen der zugrundeliegenden Genmutation. Erste Daten deuten daraufhin, dass genetische Variationen in antioxidativen Enzymen unter Nijmegen-Breakage-Syndrom-Patienten mit dem klinischen Verlauf korrelieren. In der bisherigen Forschung in meiner Arbeitsgruppe erfolgte die Hypothesenbildung nach dem grundsätzlichen Ansatz einer systematischen Analyse auf Proteinniveau. Mithilfe eines neuen proteinanalytischen Verfahrens „quantitative affinity purification followed by mass-spectrometry” sind noch weitere potentielle Bereiche identifiziert worden, deren Beitrag zur klinische Variabilität beim Nijmegen-Breakage-Syndrom somit zukünftig untersucht werden kann. Schließlich haben wir ein Mausmodell entwickelt, mit dem Mutationsraten in vivo und in vitro direkt gemessen werden können. Dies stellt ein außerordentlich wertvolles Werkzeug dar, um Proteinvarianten auf einem molekularen Niveau zu untersuchen, das für die Krebsentwicklung relevant ist.
Publications
- (2009) A Systematic Proteomic Study of Irradiated DNA Repair Deficient Nbn-Mice PLoS ONE 4(5): e5423
Melchers A, Stöckl L, Radszewski J, Anders M, Krenzlin H, Kalischke C, Scholz R, Jordan A, Nebrich G, Klose J, Sperling K, Digweed M, Demuth I
- (2009) Clinical variability and expression of the NBN c.657del5 allele in Nijmegen Breakage Syndrome GENE 447:12-17
Lins S, Kim R, Krüger L, Chrzanowska K, Seemanova E, Digweed M
- (2009) DNA-Repair Deficiency and Cancer: Lessons from Lymphoma. In: Hereditary Tumors: From Genes to Clinical Consequences, H Allgayer, H Rehder, S Fulda (Eds.) Wiley-VCH
KH Chrzanowska, M Digweed, K Sperling, E Seemanova
- (2010) Clinical Variability and Novel Mutations in the NHEJ1 Gene in Patients with a Nijmegen Breakage Syndrome-like Phenotype. Hum Mutat. 31:1059-1068
Dutrannoy V, Demuth I, Baumann U, Schindler D, Konrat K, Neitzel H, Gillessen-Kaesbach G, Radszewski J, Rothe S, Schellenberger MT, Nürnberg G, Nürnberg P, Teik KW, Nallusamy R, Reis A, Sperling K, Digweed M, Varon R
- (2010) Nijmegen breakage syndrome (NBN) protein causes resistance to methylating anticancer drugs like temozolomide. Molecular Pharmacology 78:943-951
Eich M, Roos WP, Dianov GL, Digweed M, Kaina B
- (2011) New Mutations in the ATM-Gene and clinical Data of 25 AT- Patients. Neurogenetics 12:273-282
Demuth I, Dutrannoy V, Marques W Jr, Neitzel H, Schindler D, Dimova PS, Chrzanowska KH, Bojinova V, Gregorek H, Graul-Neumann LM, von Moers A, Schulze I, Nicke M, Bora E, Cankaya T, Oláh É, Kiss C, Bessenyei B, Szakszon K, Gruber-Sedlmayr U, Kroisel PM, Sodia S, Goecke TO, Dörk T, Digweed M, Sperling K, de Sá J, Lourenco CM, Varon R
- (2012) DNA damage in Nijmegen Breakage Syndrome cells leads to PARP hyperactivation and increased oxidative stress. PLoS Genet 8(3): e1002557
Krenzlin H, Demuth I, Salewsky B, Wessendorf P, Weidele K, Bürkle A, Digweed M
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1002557) - (2012) Nijmegen breakage syndrome (NBS). Orphanet J Rare Dis. 7(1):13
Chrzanowska KH, Gregorek H, Dembowska-Bagińska B, Kalina MA, Digweed M
- (2012) The Nuclease hSNM1B/Apollo is Linked to the Fanconi Anemia Pathway via its Interaction with FANCP/SLX4. Hum Mol Genet 21:4948-4956
Salewsky B, Schmiester M, Schindler D, Digweed M, Demuth I
(See online at https://doi.org/10.1093/hmg/dds338) - (2013) Nijmegen Breakage Syndrome: the elimination pathway for mutant nibrin protein is allele specific. GENE 519: 217-221
Salewsky B, Wessendorf P, Hirsch D, Krenzlin H, Digweed M
(See online at https://doi.org/10.1016/j.gene.2013.02.033)
