Zusammenfassung (Deutsch)
Die autosomal-dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) ist eine Erkrankung, die sich, neben einer Reihe extrarenaler Manifestationen, vor allem durch die massive Ausbildung bilateraler Nierenzysten äußert, welche zur konsekutiven Verschlechterung der Nierenfunktion und zur Verdrängung benachbarter Strukturen führt. Im 60. Lebensjahr leiden 50% der Patienten an einer terminalen ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Die autosomal-dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) ist eine Erkrankung, die sich, neben einer Reihe extrarenaler Manifestationen, vor allem durch die massive Ausbildung bilateraler Nierenzysten äußert, welche zur konsekutiven Verschlechterung der Nierenfunktion und zur Verdrängung benachbarter Strukturen führt. Im 60. Lebensjahr leiden 50% der Patienten an einer terminalen Niereninsuffizienz.
Auslösend für die ADPKD sind inaktivierende Mutationen in den Genen PKD1 oder PKD2, was zum Fehlen oder zur fehlerhaften Translation der Genprodukte Polycystin-1 und Polycystin-2 führt. Polycystin-2 ist ein unselektiver Kationenkanal mit hoher Leitfähigkeit für Ca²⁺, welcher im endoplasmatischen Retikulum und, als Komplex mit Polycystin-1, im primären Zilium lokalisiert ist.
Es gibt Theorien, dass durch den Ca²⁺-Einstrom, der durch den Polycystin-1/2-Komplex im primären Zilium vermittelt wird, die Größe des Tubuluslumens reguliert wird. Um diese Theorie weiter zu untersuchen, wurden Knock-In-Mäuse erzeugt, in welchen die Porenregion von Polycystin-2 gegen die Porenregion von Polycystin-2L1 ausgetauscht wurde. Diese Mutation wurde auf zwei genetischen Hintergründen getestet: C57Bl/6 und 129/Sv.
Im Zuge dieser Arbeit konnte mittels PCR und Western Blot gezeigt werden, dass die Knock-In-Mäuse bei beiden genetischen Hintergründen sowohl mRNA als auch Protein des mutierten Allels exprimieren, allerdings beides in einer verminderten Menge.
Von den homozygoten Knock-In-Mäusen mit 129/Sv-Hintergrund war bereits bekannt, dass sie bilateral renale Zysten entwickelten. Durch Immunfluoreszenzfärbung konnte nachgewiesen werden, dass die Zysten dieser Mauslinie alle das Sammelrohr als Ursprung haben.
Des Weiteren wurden die Lumen-Größen von Tubulusquerschnitten zwischen Wildtyp-Mäusen und homozygoten Knock-In-Mäusen verglichen. Hier zeigte sich, dass die Flächeninhalte der Sammelrohre bei den Knock-In-Mäusen signifikant größer sind als bei den Wildtyp-Mäusen. Bei den distalen Tubuli fand sich kein statistisch signifikanter Unterschied.
Abschließend wurden Expressionsplasmide kloniert, welche das humane Gen von Polycystin-2, gekoppelt an GCaMP6s, trugen, wobei bei einem Teil der Plasmide die Porenregion hin zur Porenregion des (humanen) Polycystin-2L1 verändert wurde. In den daran angeschlossenen Ca²⁺-Imaging-Versuchen konnte gezeigt werden, dass die mutierte Variante teilweise eine schwächere Ca²⁺-Freisetzung aus dem Endoplasmatischem Retikulum begünstigt.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The ADPKD (autosomal-dominate polycystic kidney disease) is caused by mutations of the genes PKD1 or PKD2 and leads to multiple renal cysts. The proteins encoded by PKD1 and PKD2 are called Polycystin-1 and Polycystin-2. Polycytin-2 forms a non-selective cation channel with high permeability for divalent cations (especially calcium) and co-localizes with Polycystin-1 in the Primary Cilium. There ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
The ADPKD (autosomal-dominate polycystic kidney disease) is caused by mutations of the genes PKD1 or PKD2 and leads to multiple renal cysts. The proteins encoded by PKD1 and PKD2 are called Polycystin-1 and Polycystin-2. Polycytin-2 forms a non-selective cation channel with high permeability for divalent cations (especially calcium) and co-localizes with Polycystin-1 in the Primary Cilium. There are assumptions that the calcium influx regulated by polycstin-1 and polycystin-2 into the Primary Cilium contributes to the regulation of the diameter of the renal tubule. To further examine this, knock-in-mice with a mutated form of polycytin-2 were created. In this mutated protein the pore region of polycytin-2 was replaced by the pore region of the protein polycystin-2L1. Two different genetic backgrounds were used: C57Bl/6- und 129/Sv-mice.
In this dissertation it was shown that the knock-in-allele gets successfully transcribed and translated but the level of mRNA and protein where lower than those in wildtype-mice. It was previously known that the homozygote knock-in-mice on 129/Sv background evolves multiple renale cycts. By using immunofluorescence, it was shown that all of these cysts originate from the collecting duct. Subsequently the cross-section area of the collecting ducts and the distal tubule were examined. It turned out that the cross-section area of the collecting ducts is significant greater in homozygote knock-in-mice compared to wildtype-mice but there is no difference for the distal tubule.
Terminatory the difference in the permeability for calcium-ions between the new created protein and polycystin-2 was examined using Ca²⁺-imaging and plasmids containing GCaMP6s and either human wildtype polycystin-2 or human polycystin-2 with an exchanged pore region. In the mutated polycystin-2 the pore region was exchanged for the pore region of the human polycystin-2L1. It turned out that there was partial a lesser calcium-efflux from the ER when using the mutated polycystin-2 in comparison to the wildtype polycystin-2.
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