Molekulare Charakterisierung des PKHD1-Gens und seines Proteins Polyductin bei der autosomal rezessiven polyzystischen Nierenerkrankung (ARPKD)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die autosomal rezessive polyzystische Nierenkrankheit (ARPKD) ist eine wichtige Ursache für Nierenversagen im Kindes- und Jugendalter. Zeitgleich mit einer anderen Gruppe gelang uns die Identifizierung des PKHD1-Gens welches ein das integrale Membran-Protein (Polyductin/Fibrocystin) von 4074 Aminosäuren kodiert. Alternatives Spleißen und z. T. organspezifischer Transkripte der 86 Exone wurde für PKHD1-Gen berichtet. Während die Lokalisation von Polyductin zunehmend gut untersucht ist, ist die Funktion des Proteins und möglicher Isoproteine weiterhin weitgehend unklar. Von großem Interesse ist in diesem Zusammenhang die Kolokalisation beinahe aller Zysto- bzw. Ziliopathieproteine im Bereich der primären Zilien und des angegliederten Basalkörpers. In Hinblick auf die Aufklärung der Pathogenese zystischer Nierenerkrankungen sowie möglicher zukünftiger Therapieoptionen, kommt der funktionellen Charakterisierung der beteiligten Proteine mit Identifizierung von Interaktionspartnern entscheidende Bedeutung zu. Die im Rahmen des Projektes angestrebten Arbeiten wurden Großteils umgesetzt, einzelne Aspekte sind weithin Gegenstand unserer Untersuchungen. Wir haben als Ergebnis der im Rahmen dieses Projektes geförderten Arbeit die im Jahre 2003 durch unsere Arbeitsgruppe ins Leben gerufene PKHD1-Mutationsdatenbank (http://www.humgen.rwth-aachen.de/) als wichtige Quelle für Forscher und betroffene Familien im Rahmen des Projektes verstärkt „geupdated“ und konnten eine Kooperation mit dem europäischen ARPKD-Patientenregister (ARegPKD) etablieren. In funktionellen Analysen bezüglich potentieller Spleißmutationen des PKHD1-Gens ergaben sich erste Hinweise auf eine mögliche Umgehung des NMD bei der ARPKD bei einzelnen Mutationen und eine damit verbundene Modifizierung des Phänotyps der Patienten. Als weiteres regulatorisches Element wurden vorhergesagte alternative Promotoren im Bereich des PKHD1-Gens untersucht. Diese konnten funktionell als solche mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden. Die Etablierung von Primärzell-Kulturen von Patienten-Nierenepithelzellen in der eigenen Arbeitsgruppe stellt für zukünftige Projekte eine wichtige Erweiterung des Repertoires zur näheren Charakterisierung von Polyductin dar. Im Rahmen dieses Projektes konnten außerdem erfolgreich Antikörper gegen den C-Terminus von Polyductin generiert und etabliert werden. Darüber hinaus konnte die bisher berichtete Lokalisation von Polyductin mittels der eigenen Antikörper in Zellkultur nachvollzogen werden und um eine Lokalisation in den Midbodies ergänzt werden. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um eine mögliche Rolle in diesem Zusammenhang zu klären. Als Interaktoren konnten vor allem zwei Proteine des BBSomes (BBS2 und BBS7) funktionell belegt werden. Ein denkbarer zellulärer Mechanismus wäre etwa eine Funktion von Polyductin als nierenspezifischen Rezeptor, welcher mit dem BBSome an der Zilienbasis zur Mediierung weitere Signalwege in Kontakt tritt. Die Untersuchung möglicher Konsequenzen der Interaktion von Polyductin mit dem BBSome könnte einen interessanten Aspekt zukünftiger Forschungen darstellen. Eine weiterführende Untersuchung der Interaktion mit dem BBSome könnte einen wichtigen Beitrag zur weiteren klären der Pathogene der Ziliopathien darstellen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Kaisaki PJ, Bergmann C, Brown JH, Outeda P, Lens XM, Peters DJ, Gretz N, Gauguier D, Bihoreau MT
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Boy with autosomal recessive polycystic kidney and autosomal dominant polycystic liver disease. Pediatr Nephrol. 2012 Jul;27(7):1197-200
Zingg-Schenk A, Caduff J, Azzarello-Burri S, Bergmann C, Drenth JP, Neuhaus TJ
