Die Best’sche vitelliforme Makuladystrophie (Morbus Best) ist eine hereditäre Form der Retinadegeneration (Best, F.; 1905), die mit einer Reduktion des Lichtanstieges im Elektro-Okulogramm der Patienten assoziiert ist. Bestrophin-1, Genprodukt des krankheits- verursachende Gens BEST1 (Marquardt et al., 1998; Petrukhin et al., 1998), kann sowohl als Calcium-abhängiger Chloridkanal als auch als ...
Abstract (German)
Die Best’sche vitelliforme Makuladystrophie (Morbus Best) ist eine hereditäre Form der Retinadegeneration (Best, F.; 1905), die mit einer Reduktion des Lichtanstieges im Elektro-Okulogramm der Patienten assoziiert ist. Bestrophin-1, Genprodukt des krankheits- verursachende Gens BEST1 (Marquardt et al., 1998; Petrukhin et al., 1998), kann sowohl als Calcium-abhängiger Chloridkanal als auch als Regulator spannungsabhängiger L-Typ-Kanäle im retinalen Pigmentepithel fungieren (Hartzell et al., 2008). Mäuse mit einem genetischen Defekt, der zur Defizienz der Ca2+-Kanal- beta4-Untereinheiten führt (Wu et al., 2007) oder spannungsabhängigen L-Typ-Kanal (CaV1.3Untereinheit) defiziente Mäuse (Marmorstein et al., 2006), zeigen eine Verminderung des Lichtanstiegs im DC-ERG. So wurde im Rahmen meiner Dissertation die regulatorische Funktion von Bestrophin-1 auf die Poren-formende CaV1.3-Untereinheit und zusätzlich auf die beta4-Untereinheit spannungsabhängiger Ca2+-Kanäle analysiert. Präzipitation von beta4-Untereinheiten führte zu Co-Immunopräzipitation mit Bestrophin-1. Die darauf folgende Analyse der subzellulären Lokalisation zeigte Kolokalisation von Bestrophin-1, CaV1.3 und beta4-Untereinheit in der Zellmembran. CaV1.3 Ströme in der Gegenwart von beta4-Untereinheiten und Bestrophin-1 zeigten eine beschleunigte zeit-abhängige Aktivierung und eine verminderte Stromdichte verglichen mit Strömen, die in Abwesenheit von Bestrophin-1 gemessen wurden. In Anwesenheit der beta3-Untereinheit, welche nicht im RPE exprimiert ist, modulierte Bestrophin-1 die CaV1.3-Aktivität nicht. Die Deletion eines hochkonservierten Clusters Prolin-reicher Motive im Bereich des C-Terminus von Bestrophin-1 reduzierte die Co-Immunopräzipitationseffizienz mit der beta4-Untereinheit und verringerte die CaV1.3-Aktivität deutlich. Zellen die CaV1.3-Untereinheit und Bestrophin-1, welchem die Prolin-reichen Motive fehlen, koexprimieren, zeigten einen gestörten und somit weniger effizienten zielgerichteten zytosolischern Transport von Bestrophin-1 in die Zellmembran. Zusammenfassend lässt sich aus den Ergebnissen folgern, dass Bestrophin-1 auf Basis einer molekular definierten Interaktion als Ca2+-Kanal-Interaktionspartner betrachtet werden kann. In dieser Interaktion wirkt es auf die Funktion der beta-Untereinheiten, welche im Wesentlichen in der Modulation der Porenaktivität und der Regulation der Oberflächenexpression des Calciumkanalkomplexes besteht. Das von uns analysierte Prolin-reiche Cluster beeinflusst im Wesentlichen die Funktion der Regulation der CaV1.3-Oberflächenexpression. Wie bereits bekannt ist, haben CaV1.3-Kanäle einen Einfluss auf die Amplitude des Lichtanstiegs im EOG und sind essentiell für die homöostatischen Funktionen des RPE (Strauss, O.; 2005). Die Ergebnisse meiner Studie zeigen, dass die Regulation der CaV1.3-Kanäle im RPE ein wesentliches Element der Regulation der RPE Zellfunktion sein kann, das durch krankheitsbedingte Mutationen gestört werden kann. Somit stellen diese Daten einen neuen Schritt dahingehend dar, die Verringerung des Lichtanstiegs bei Patienten mit Morbus Best und die Alteration des RPE, die letztendlich zur retinalen Degeneration führen, zu erklären.
Translation of the abstract (English)
Best vitelliform macular dystrophy is a hereditary form of retinal degeneration (Best, F., 1905), which is associated with a reduction of the light peak amplitude in patients’ electrooculogram. Bestrophin-1, gene product of the disease-causing gene BEST1 (Marquardt et al, 1998;.. Petrukhin et al, 1998) can function as as a calcium-dependent chloride channel as well as a regulator of ...
Translation of the abstract (English)
Best vitelliform macular dystrophy is a hereditary form of retinal degeneration (Best, F., 1905), which is associated with a reduction of the light peak amplitude in patients’ electrooculogram. Bestrophin-1, gene product of the disease-causing gene BEST1 (Marquardt et al, 1998;.. Petrukhin et al, 1998) can function as as a calcium-dependent chloride channel as well as a regulator of voltage-dependent L-type channels in the retinal pigment epithelium (Hartzell et al., 2008). Mice with a genetic defect that leads to deficiency of Ca2+-channel beta4-subunits (Wu et al., 2007) or voltage-dependent L-type channel deficient mice (Marmorstein et al., 2006)show a reduction of the light peak in the DC ERG. Thus the regulatory function of bestrophin-1 on the pore-forming CaV1.3 subunit of voltage-dependent Ca2 + channels and in addition to the beta4 subunit of Ca2 + channels was analyzed. Precipitation of beta4-subunits resulted in co-immunoprecipitation with bestrophin-1. The subsequent analysis of the subcellular localization showed colocalization of bestrophin-1, CaV1.3 and beta4 subunit in the cell membrane. CaV1.3 currents in the presence of beta4-subunits and Bestrophin-1 showed an accelerated time-dependent activation and reduced current density compared with currents, which were measured in the absence of Bestrophin-1. In the presence of the beta3-subunit, which is not expressed in the RPE, Bestrophin-1 did not change CaV1.3-activity. The deletion of a highly conserved cluster of proline-rich motifs in the region of the C-terminus of Bestrophin-1 reduced the efficiency of co-immunoprecipitatioon with beta4-subunit and reduced CaV1.3 activity significantly. Cells coexpressing CaV1.3 subunit and Bestrophin-1, lacking the proline-rich motifs, showed a disturbed and thus less efficient targeted cytosolic transport of Bestrophin-1 to the cell membrane. In summary, we conclude from these results that based on a molecularly defined interaction bestrophin-1 can be considered as an interaction partner of Ca2 +-channels. In this interaction, it influences the function of beta subunits, which are essential for modulation of the pore activity and surface expression of the calcium channel complex. The proline-rich cluster we analyzed mainly affected the regulation of CaV1.3-surface expression. As it is already known, CaV1.3 channels influence the amplitude of the light increase in electrooculogram and are essential for homeostatic functions of the RPE (Strauss, O. 2005). The results of my study show that the regulation of CaV1.3 channels in the RPE may be a key element in regulation of RPE cell function, which can be disrupted by disease-related mutations. Thus, these data represent new insights to explain the reduction of the light peak in patients with Best disease and the alteration of the RPE function, which ultimately leads to retinal degeneration.
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