Identification of the gene mutation associated with North Carolina macular dystrophy
Final Report Abstract
Der genetische Defekt der autosomal-dominanten North-Carolina-Makuladystrophie (NCMD), einer kongenitalen, wenig-progredienten Erkrankung der Netzhaut, wurde bereits vor 23 Jahren auf Chromosom 6 kartiert, dennoch waren alle bisherigen nationalen und internationalen Anstrengungen das Krankheitsgen selbst zu identifizieren nicht erfolgreich. Eine Besonderheit dieser Erkrankung ist, dass alle eindeutig auf Chromosom 6 kartierten NCMD-Familien, einschließlich der deutschen Familien, einen gemeinsamen anzestralen Haplotyp aufweisen, dem mit größter Wahrscheinlichkeit nur eine einzige genetische Ursache zugrunde liegt. Ziel des beantragten Projekts war es, mit Hilfe der next generation sequencing (NGS) Technologie den genomischen Kandidatenbereich in zwei kartierten NCMD-Familien mit 4 Betroffenen und einer nicht betroffenen Person zu sequenzieren und somit extrem seltene bis unbekannte genetische Varianten auf dem NCMD-Haplotyp zu identifizieren. Ein mehrstufiges Filterverfahren erlaubte es die Zahl solcher NCMD-assoziierten genetischen Varianten auf 6 zu reduzieren, die alle in intronischen oder intergenischen Bereichen der 10 bekannten Gene des Kandidatenintervalls zu liegen kamen. Diese Varianten wurden speziellen Analysen unterworfen, um einen Einfluss beispielsweise auf die Entstehung kryptischer Splicestellen oder das Bindeverhalten von DNA- oder RNA-bindenden Proteinen zu untersuchen. Ein Hinweis auf eine veränderte Protein-DNA-Interaktion aufgrund einer NCMD-assoziierten Varianten (V15:G>T) wurde gefunden, eine funktionelle Konsequenz konnte daraus bisher jedoch nicht abgeleitet werden. Aufgrund mehrerer Hinweise konzentrierte sich unser Interesse schließlich auf das PRDM13 Gen. Zunächst konnten wir zeigen, dass PRDM13 Netzhaut-spezifisch exprimiert wird und darüber hinaus eine besonders starke Expression in fetaler Netzhaut besitzt. Ein solch bemerkenswertes räumlich-zeitliches Expressionsmuster könnte das kongenitale nichtsyndromale Auftreten der NCMD mit wenig-progredientem Verlauf im Erwachsenenalter erklären. Zudem konnten wir eine Allel-spezifische reduzierte Expression des PRDM13-Gens in der Zelllinie einer NCMD-Patientin beobachten, während eine solche Situation für die Gene POU3F2, FAXC, COQ3 und USP45 eindeutig ausgeschlossen werden konnte. In der Replikation waren diese Befunde für PRDM13 nicht eindeutig und müssen in weiteren Arbeiten überprüft werden. Es wird hierbei wichtig sein, neue Zelllinien von weiteren NCMD-Patienten mit Heterozygotie in den PRDM13 Transkripten, aber auch den restlichen Genen des Intervalls FBXL4, PNISR, TSTD3, CCNC und MCHR2, zu etablieren. Schließlich konnte eine neuere Arbeit der Gruppe um Takahisa Furukawa von der Osaka Universität in Japan zeigen, dass PRDM13 als Transkriptions-Regulator eine spezifische Rolle bei der visuellen Informationsverarbeitung der murinen Amakrinzellen spielt und dass eine Defizienz des Proteins zu einem Defekt an der inneren Plexiformschicht der Netzhaut führt. Trotz dieser sehr guten Hinweise konnten wir bisher weder eine in dieser Studie identifizierte NCMD-assoziierte genetische Variante noch ein genomisches Rearrangement am PRDM13 Lokus noch ein Transkript-Rearrangement in einen direkten ursächlichen Zusammenhang mit einer Rolle des PRDM13-Gens mit der Pathologie der NCMD bringen. Weiterführende Arbeiten werden aktuell durchgeführt bzw. sind geplant.
