Molekulare Grundlagen der Podozytenschädigung verursacht durch Mutationen in Genen des tRNA modifizierenden KEOPS Komplexes.

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Daniela Anne Braun
• Fachliche Zuordnung: Nephrologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391152220

Chronische Nierenerkrankungen betreffen etwa 10% der Bevölkerung weltweit und haben eine ansteigende Inzidenz und Prävalenz. Primäre Erkrankungen des glomerulären Filterapparates sind eine häufige Ursache der chronischen Niereninsuffizienz und präsentieren sich mit dem klinischen Bild eines nephrotischen Syndromes (NS), charakterisiert durch den renalen Verlust von Plasmaproteinen mit resultierendem generalisiertem Ödem. Therapie-refraktäre Formen des NS führen vielfach zum vollständigen Verlust der Nierenfunktion. Forschung an monogenetischen Formen des NS hat signifikant zum verbesserten Verständnis der Pathogenese beigetragen und hat Podozyten, spezialisierte glomeruläre Epithelzellen, als primär geschädigten Zelltyp identifiziert. Da Podozyten post-mitotische Zellen mit minimalem Regenerationspotential sind, können geschädigte Podozyten nicht ersetzt werden und der Verlust von mehr als 20% dieser Zellen führt zur irreversiblen Glomerulosklerose.In 31 Familien mit NS und Mikrozephalie identifizierten wir Mutationen der Gene LAGE3, OSGEP, TP53RK, oder TPRKB als neue monogenetische Ursachen des NS. Die entsprechenden Proteinprodukte representieren die vier Untereinheiten des KEOPS Komplexes. KEOPS katalysiert eine wichtige posttranskriptionelle Modifikation von tRNA, die für Fehlerfreiheit und Effizienz der Protein-biosynthese essentiell ist. In Zellkulturexperimenten zeigen wir, dass der Funktionsverlust verschiedener KEOPS Gene eine Stressreaktion des endoplasmatischen Retikulums (ER) und nachfolgend Apoptose, in Podozyten auslöst. Unsere Hypothese ist, dass beide Mechanismen zur Pathogenese des NS in betroffenen Patienten beitragen. Das erste Ziel des vorliegenden Antrages ist eine weiterführenden Analyse der molekularen Ursachen von Podozytenschädigung durch Funktionsverlust des KEOPS Komplexes. Speziell planen wir zu untersuchen, wie sich die Beeinträchtigung des ER auf andere molekulare Signalwege auswirkt und ob die Prozessierung von Proteinen der Podozytenschlitzmembran negative beeinflusst wird. Darüberhinaus werden wir die Auswirkungen von KEOPS Funktionsverlust auf die zelluläre Energiebilanz untersuchen und testen ob, wie beispielsweise für neurodegenerative Erkrankungen beschrieben, fehlgefaltete Proteine intrazellulär akkummulieren. Um Podozytenschädigung durch einen Funktionsverlust von KEOPS Proteinen zu reduzieren, werden wir verschiedene pharmakologische Strategien, die an unterschiedlichen Aspekten der postulierten Pathogenese ansetzten, in einem Zellkultursystem testen. Wir werden darüberhinaus eine genetisch-modifizierte Mauslinie mit Podozyten-spezifischer Deletion des Osgep Genes etablieren, um die Funktionen des KEOPS Komplexes in adulten, post-mitotischen Podozyten und während der glomerulären Entwicklung in vivo zu untersuchen. Zudem werden wir die Auswirkungen von Defekten der KEOPS-abhängigen tRNA Modifikation auf das Proteom von Podozyten studieren und therapeutische Strategien in vivo testen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen