Funktionelle Untersuchungen zu Krankheits-assoziierten Mutationen in den Genen ABCA4 und VMD2

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-236047
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.23604

Aichinger, Corinna

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Date of publication of this fulltext: 20 Mar 2012 11:17

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	20 March 2012
Referee:	Prof. Dr. Bernhard Weber
Date of exam:	15 March 2012
Institutions:	Medicine > Lehrstuhl für Humangenetik
Keywords:	ABCA4, Morbus Stargardt, VMD2, Morbus Best, ADVIRC, Exon Trapping-Analyse, Stargardt disease, Best disease, exon trapping analysis
Dewey Decimal Classification:	600 Technology > 610 Medical sciences Medicine
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	23604

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Abstract (German)

Abstract (German)

Morbus Stargardt wird durch Mutationen im ABCA4-Gen verursacht, während Morbus Best und ADVIRC (autosomal dominante Vitreoretinochoroidopathie) durch Mutationen im VMD2-Gen hervorgerufen werden. Solche Mutationen lassen sich in verschiedene Klassen einteilen, wie z.B. Missense-, Nonsense- oder Splice site-Mutationen. Auch Deletionen oder Insertionen, die zum Teil größere Bereiche der jeweiligen Krankheitsgene umfassen, werden beobachtet. Der Effekt von Mutationen insbesondere auf das Spleißverhalten, kann mittels der sogenannten Exon Trapping-Analyse untersucht werden. Ziel dieser Arbeit ist es, Krankheits-assoziierte Basenaustausche in den Genen ABCA4 und VMD2 auf molekularer Ebene mittels der Exon Trapping-Analyse zu untersuchen und damit einen Beitrag zur Aufklärung der Pathomechanismen dieser Genveränderungen zu leisten.
Die Untersuchungen im ABCA4-Gen zeigen, dass eine große Zahl der analysierten Mutationen tatsächlich einen Effekt auf das Spleißverhalten der prä-mRNA aufweist. Darüber hinaus führen die gefundenen Splice site-Mutationen zu unterschiedlichen Konsequenzen. Eine der Splice site-Mutationen führt zu einer Deletion mit Leserasterverschiebung und einem Abbruch der Proteinsynthese. Andere verursachen ein Überspringen eines Exons (Exon-skipping) und dadurch eine Leserasterverschiebung. Die Ergebnisse stimmen gut mit bioinformatischen Vorhersagen zu den Effekten der Splice site-Mutationen überein.
Ziel des zweiten Projektbereiches ist es, die Pathomechanismen von Missense-Mutationen im VMD2-Gen zu untersuchen. Die Veränderungen liegen alle im Exon 4 des VMD2-Gens und verursachen entweder das klinische Bild von Morbus Best oder ADVIRC. Die Befunde zeigen, dass die ADVIRC-Missense-Mutation mit reduziertem prä-mRNA-Spleißen einhergeht, während Best-Mutationen eher einen geringen Einfluss auf das Spleißen haben oder sogar zu einem verbesserten Spleißverhalten führen. Damit stimmen diese Ergebnisse mit Literaturdaten überein. Interessanterweise lässt sich allerdings das experimentelle Spleißverhalten für das VMD2-Gen bioinformatisch nicht verlässlich vorhersagen.
Diese Arbeit zeigt am Beispiel der Gene ABCA4 und VMD2, wie einzelne Basenaustausche durch unterschiedliche Mechanismen auf molekularer Ebene zur Ausprägung eines Krankheitsbildes führen können.

Translation of the abstract (English)

Stargardt disease is caused by mutations in the ABCA4 gene, whereas mutations in the VMD2 gene lead to Best disease and ADVIRC (autosomal dominant vitreoretinochoroidpathy). Such mutations can be divided into different classes, e.g. missense, nonsense or splice site mutations. Deletions or insertions, which in some extent involve larger parts of the gene associated with the respective disease, are observed as well. The effect of mutations, particularly on splicing behaviour, can be examined by the so called exon trapping analysis. The aim of this work is the investigation of disease associated base exchanges in the ABCA4 and VMD2 genes on molecular level by exon trapping analysis, thereby contributing to defining the pathomechanisms of these sequence alterations.
The analysis of sequence alterations in the ABCA4 gene shows, that a decisive amount of these actually have an effect on the splicing behaviour of pre-mRNA. Furthermore, the noticed splice site mutations cause a variety of consequences. One of them leads to an out-of-frame deletion with a stop of protein synthesis. Others cause exon skipping and thus, a shift in the reading frame. These results correspond with bioinformatic data on the effects of splice site mutations.
The focus of the second part of this project is on the examination of the pathomechanisms of missense mutations in the VMD2 gene. Those sequence alteration are all part of exon 4 of the VMD2 gene. They either cause the phenotype of Best disease or ADVIRC. The results give evidence that the ADVIRC mutation is associated with reduced pre-mRNA splicing, whereas Best mutations rather do not affect the splicing behaviour or even lead to improved splicing. Thus, these results match with those described in literature. It appears to be quite interesting that the experimental splicing behaviour of the VMD2 gene cannot be predicted by bioinformatic data in a reliable way.
Using the example of ABCA4 and VMD2 genes, this work investigates the way singular base exchanges in those genes may result in a manifestation of respective phenotypes due to differing mechanisms on molecular level.

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