KCNJ10 ist ein einwärtsgleichrichtender Kaliumkanal, der in der Niere, im ZNS und im Innenohr exprimiert wird. In der Niere kommt er als Heteromer mit KCNJ16, einem verwandten Kanalprotein, vor. Mutationen von KCNJ10 lösen ein von Epilepsie, Ataxie, sensorineuraler Taubheit und Salzverlust-Tubulopathie geprägtes Krankheitsbild aus, das autosomal-rezessive EAST- bzw SeSAME-Syndrom. Bisher sind 14 ...
Zusammenfassung (Deutsch)
KCNJ10 ist ein einwärtsgleichrichtender Kaliumkanal, der in der Niere, im ZNS und im Innenohr exprimiert wird. In der Niere kommt er als Heteromer mit KCNJ16, einem verwandten Kanalprotein, vor. Mutationen von KCNJ10 lösen ein von Epilepsie, Ataxie, sensorineuraler Taubheit und Salzverlust-Tubulopathie geprägtes Krankheitsbild aus, das autosomal-rezessive EAST- bzw SeSAME-Syndrom. Bisher sind 14 Mutationen beschrieben, die zu dieser Erkrankung führen. Hierbei nimmt die Mutation A167V eine Sonderstellung ein, denn sie weist nur einen geringgradigen Funktionsverlust auf, der die Symptome der Patienten nicht hinreichend erklärt.
Bei Ko-Expression von KCNJ10 A167V mit seinem physiologischen Partner KCNJ16 fanden manche Arbeitsgruppen eine deutliche Funktionseinschränkung des resultierenden Heterotetramers, andere Arbeitsgruppen hingegen nicht. Ziel dieser Arbeit war es, die elektrophysiologischen Eigenschaften der KCNJ10 Mutation A167V als Homomer und in heteromerer Expression mit KCNJ16 zu charakterisieren. Dazu wurden Ganzzell-Patch-Clamp-Experimenten an CHO-Zellen und Einzelkanalmessungen an HEK-Zellen durchgeführt. Somit konnte eine bessere Einsicht in den Pathomechanismus des EAST-Syndroms im Allgemeinen und der A167V-Mutation im Speziellen gewonnen werden.
Zunächst konnte mit einem Strom von 64 % des Wildtyp-Stromes die hohe Restfunktion der A167V-Mutation bei homomerer Expression bestätigt werden. Durch die Heteromerisation mit KCNJ16 wurde er auf ca. 11 % im Vergleich zu Wildtyp-Heteromeren reduziert. Aufgrund der Einzelkanalmessungen von KCNJ10/KCNJ16-Heteromeren kann vermutet werden, dass die Funktionseinschränkung der A167V-Mutation auf einer verringerten Offenwahrscheinlichkeit bei gleichbleibender Leitfähigkeit beruht. Weiterhin wurde eine Aktivierung der A167V-Heteromere durch eine erhöhte intrazelluläre ADP:ATP-Ratio beobachtet.
Da bei dieser Mutation nur die Heteromere deutlich beeinträchtigt sind, die Patienten aber krank sind, lässt sich schlussfolgern, dass KCNJ10/KCNJ16-Heteromere die wesentlichen basolateralen Kaliumkanäle im distalen Tubulus darstellen. Die Fehlfunktion dieser Heteromere ist für die Nierensymptomatik beim EAST-Syndrom verantwortlich. Ob (beziehungsweise mit welchen anderen Kanälen) KCNJ10 im ZNS und im Innenohr Heteromere bildet, und damit auch die Frage, wieso es bei den A167V-Patienten überhaupt zu Innenohrschwerhörigkeit und Ataxie kommt, bleibt offen. Jedoch lässt die Tatsache, dass eine Aktivierung der mutierten Kanäle prinzipiell möglich ist, auf eine ähnliche Wirkung durch Medikamente hoffen.
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
KCNJ10 is an inwardly rectifying potassium channel, which is expressed in the kidney, the CNS and the inner ear. In the kidney it is found in heteromeric expression with KCNJ16, a closely related channel protein. Mutations of KCNJ10 cause a disease pattern which is characterized by epilepsy, ataxia, sensorineural deafness and a renal salt-wasting tubulopathy, the autosomal-recessive EAST- or ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Deutsch)
KCNJ10 is an inwardly rectifying potassium channel, which is expressed in the kidney, the CNS and the inner ear. In the kidney it is found in heteromeric expression with KCNJ16, a closely related channel protein. Mutations of KCNJ10 cause a disease pattern which is characterized by epilepsy, ataxia, sensorineural deafness and a renal salt-wasting tubulopathy, the autosomal-recessive EAST- or SeSAME-Syndrome. So far, 14 mutations that lead to this disease have been found. Among these, the mutation A167V is exceptional, as it only shows a mild functional impairment, that doesn’t sufficiently explain the symptoms of the patients.
When co-expressing KCNJ10 A167V with its physiologic partner KCNJ16, some research groups found a distinct loss of function of the resulting heterotetramer, while others didn’t. The aim of this thesis was to characterize the electrophysiologic properties of the KNCJ10 mutation A167V as a homomer as well as in heteromeric expression with KCNJ16. To this end, whole cell patch clamp experiments on CHO cells and single channel measurements on HEK cells were performed. Thus a better understanding of the pathomechanism of the EAST-Syndroms in general and of that of the A167V mutation in particular could be won.
First of all, the high residual function of the A167V mutation could be confirmed with a current of 64 % of the wild type current. By heteromization with KCNJ16 it was reduced to 11 % compared to wild type heteromers. Because of the single channel measurements of KCNJ10/KCNJ16 heteromers, it can be assumed that this impairment is due to a reduced open probability, while the conductivity remains equal. In addition, an activation of the A167V heteromers by the means of an elevated ADP:ATP ratio was observed.
As in this mutation only the heteromers are markedly impaired, yet the patients being clearly affected, it can be reasoned that KCNJ10/KCNJ16 heteromers are the decisive basolateral potassium channels in the distal tubule. The malfunctioning of these heteromers is responsible for the renal phenotype in the EAST syndrome. If (or with which further channel proteins) KCNJ10 forms heteromers in the CNS and inner ear stayed unanswered, as well as the according question for the cause of sensorineural deafness and ataxia in A167V patients. However, the fact that an activation of the mutated channel is possible gives hope for a comparable effect of pharmaceuticals.
Downloadstatistik