Studies on neurodegeneration and failures of steroidogenesis in triple A syndrome and further investigation of genetic heterogeneity of the disease
Final Report Abstract
Das Triple-A-Syndrom (MIM#231550) ist durch Nebenniereninsuffizienz, Alacrima, Achalasie und eine variable neurologische Symptomatik gekennzeichnet. Es wird durch Mutationen im AAAS-Gen verursacht. Allerdings weist etwa jeder dritte Patient mit Verdacht auf ein Triple-A-Syndrom keine Mutation im AAAS-Gen auf. In früheren Arbeiten konnten wir bereits Mutationen im GMPPA als krankheitsverursachendes Ereignis identifizieren, das zu einem Triple-A-like Phänotyp führt. Weitere genetische Ursachen für die überlappenden Symptome dieser Krankheiten mit ähnlichem Phänotypen wurden vermutet. Bei zwei nicht verwandten Patienten wurde durch NGS das MIRAGE-Syndrom (MIM#617053) mit einer heterozygoten gain-of-function-Mutation im SAMD9 diagnostiziert. Die Funktionssteigerung von SAMD9 reduziert die Zellproliferation und Zellmotilität und erhöht die Apoptoserate. Interessanterweise wurde zusätzlich zur gain-of-function-Mutation eine somatische Stopp-Mutation vor dieser Mutation auf demselben Allel bei beiden Patienten nachgewiesen, welche teilweise die Störung der Zellproliferation wieder aufhebt und zu einem längeren Überleben und einem anderen Phänotyp unserer Patienten beigetragen hat. Mit Hilfe des NGS identifizierten wir weiterhin eine neue homozygote Nonsense-Mutation im VPS13B- und konnten damit das Cohen-Syndrom (MIM # 216550) phänotypisch erweitern. Ein weiteres Ergebnis der Arbeit war die Erstbeschreibung einer Mutation im MRVI1 (murine retrovirus integration site 1) bei isolierter Achalasie. Wir analysierten die Funktion des betroffenen IRAG Proteins und konnten zeigen, dass das verkürzte Protein im Zytoplasma und im Zellkern fehllokalisiert ist und es zum Verlust der Interaktionsdomäne von IRAG mit cGK1β kommt. Mittels NGS wurden außerdem Mutationen im MCM3, NXNL1 und LPCAT3 aufgedeckt. Die Forschung zur Klärung deren Krankheitsrelevanz ist noch nicht abgeschlossen. Die funktionelle Analyse der TRAPPC11-Mutation in Fibroblasten von Patienten mit einem Triple-A-like-Krankheitsbild war eine weitere Aufgabe in diesem Projekt. TRAPPC11 kodiert für eine Komponente des Multi-Subunit Tethering TRAPP-Komplexes, der an mehreren intrazellulären Vesikel- Trafficking-Schritten beteiligt ist. Wir konnten in Patientenzelllysaten im Western-Blot eine Hypoglykosylierung von LAMP1 nachweisen und mit Trafficking-Experimenten einen verzögerten Golgi-Transport von Markerproteinen messen. Ein Teilziel des beantragten Projektes war weiterhin die Differenzierung Patienten-abgeleiteter iPSCs in neuronale Zellen und die Untersuchung dieser Zellpopulation. Wir konnten zeigen, dass Patienten-smNPCs bereits ein erhöhtes basales oxidatives Stressniveau aufweisen und ihr antioxidatives Potenzial reduziert ist. Weitere Studien an reifen Motoneuronen zeigten, dass auch die Viabilität und das Potenzial, oxidativen Stress zu kompensieren in Patientenmotoneuronen im Vergleich zu Wildtypzellen reduziert sind. Die Differenzierung von iPSCs in adrenale Zellen zur Charakterisierung der zellulären Mechanismen, die zur adrenalen Insuffizienz mit Störungen der Steroidbiosynthese beim Triple-A-Syndrom führen, werden derzeit noch fortgeführt und sollen in Kollaboration mit Dr. Andreas Schedl und Dr. Ruiz-Babot erfolgen, die bereits Erfahrungen mit adrenalen Stammzellen besitzen.
Publications
- A novel TRAPPC11 mutation in two Turkish families associated with cerebral atrophy, global retardation, scoliosis, achalasia and alacrima. J Med Genet. 2017;54:176-185
Koehler K, Milev MP, Prematilake K, Reschke F, Kutzner S, Jühlen R, Landgraf D, Utine E, Hazan F, Diniz G, Schuelke M, Huebner A, Sacher M
(See online at https://doi.org/10.1136/jmedgenet-2016-104108) - Phenotype-genotype spectrum of AAA syndrome from Western India and systematic review of literature. Endocr Connect. 2017;6:901-913
Patt H, Koehler K, Lodha S, Jadhav S, Yerawar C, Huebner A, Thakkar K, Arya S, Nair S, Goroshi M, Ganesh H, Sarathi V, Lila A, Bandgar T, Shah N
(See online at https://doi.org/10.1530/ec-17-0255) - "Crying without tears" as an early diagnostic sign-post of triple A (Allgrove) syndrome: two case reports. BMC Pediatr. 2018;18:6
Tibussek D, Ghosh S, Huebner A, Schaper J, Mayatepek E, Koehler K
(See online at https://doi.org/10.1186/s12887-017-0973-y) - Two patients with MIRAGE syndrome lacking haematological features: role of somatic second-site reversion SAMD9 mutations. J Med Genet. 2018;55:81-85
Shima H, Koehler K, Nomura Y, Sugimoto K, Satoh A, Ogata T, Fukami M, Jühlen R, Schuelke M, Mohnike K, Huebner A, Narumi S
(See online at https://doi.org/10.1136/jmedgenet-2017-105020) - Homozygous deletion of the entire AAAS gene in a triple A syndrome patient. Eur J Med Genet. 2019:103665
Koehler K, Hackmann K, Landgraf D, Schubert T, Shakiba M, Kariminejad A, Huebner A
(See online at https://doi.org/10.1016/j.ejmg.2019.05.004) - Modeling the Pathological Long-Range Regulatory Effects of Human Structural Variation with Patient-Specific hiPSCs. Cell Stem Cell. 2019;24:736-752
Laugsch M, Bartusel M, Rehimi R, Alirzayeva H, Karaolidou A, Crispatzu G, Zentis P, Nikolic M, Bleckwehl T, Kolovos P, van Ijcken WFJ, Šarić T, Koehler K, Frommolt P, Lachlan K, Baptista J, Rada-Iglesias A
(See online at https://doi.org/10.1016/j.stem.2019.03.004) - A novel homozygous nonsense mutation of VPS13B associated with previously unreported features of Cohen syndrome. Am J Med Genet A. 2020;182:570-575
Koehler K, Schuelke M, Hell AK, Schittkowski M, Huebner A, Brockmann K
(See online at https://doi.org/10.1002/ajmg.a.61435) - Homozygous mutation in murine retrovirus integration site 1 gene associated with a nonsyndromic form of isolated familial achalasia. Neurogastroenterol Motil. 2020;32:e13923
Koehler K, Hmida D, Schlossmann J, Landgraf D, Reisch N, Schuelke M, Huebner A
(See online at https://doi.org/10.1111/nmo.13923) - Neurological Phenotypes Associated with AAAS-Related Disorders: Spastic Ataxia and Complex Spastic Paraplegia. Cerebellum. 2020 (3):465-468
Lorea CF, Tenório RB, Koenig M, Huebner A, Koehler K, Devos D, Guissart C, Saute JAM
(See online at https://doi.org/10.1007/s12311-020-01123-9) - (2021). Genetic analysis of pediatric primary adrenal insufficiency of unknown etiology: 25 years’ experience in the UK. Journal of The Endocrine Society
Buonocore F, Maharaj A, Qamar Y, Koehler K, Suntharalingham JP, Chan LF, Ferraz-de- Souza B, Hughes CR, Lin L, Prasad R, Allgrove J, Andrews ET, Buchanan CR, Cheetham TD, Crowne EC, Davies JH, Gregory JW, Hindmarsh PC, Hulse T, Krone NP, Shah P, Shaikh MG, Roberts C, Clayton PE, Dattani MT, Thomas NS, Huebner A, Clark AJ, Metherell LA and Achermann JC
(See online at https://doi.org/10.1210/jendso/bvab086)
