| Lizenz: Creative Commons Namensnennung 4.0 International (4MB) |
- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-epub-494007
Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
---|---|
Open Access Art: | Primärpublikation |
Datum: | 20 Oktober 2021 |
Begutachter (Erstgutachter): | Prof. Dr. Bernhard H.F. Weber |
Tag der Prüfung: | 19 Oktober 2021 |
Institutionen: | Medizin > Lehrstuhl für Humangenetik |
Stichwörter / Keywords: | BEST1, Bestrophin 1, BD, ARB, ADVIRC, Pathomechanismus |
Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin |
Status: | Veröffentlicht |
Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
Dokumenten-ID: | 49400 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Das Bestrophin-1 (BEST1) Gen kodiert für ein integrales Membranprotein, das beim Menschen im retinalen Pigmentepithel (RPE) exprimiert wird (Marquardt et al., 1998; Stöhr et al., 2002). BEST1 fungiert als Kalzium-aktivierter Chlorid-Kanal, der sich aus fünf identischen BEST1 Untereinheiten bildet (Kane Dickson et al., 2014; Yang et al., 2014). Zum aktuellen Zeitpunkt sind mehr als 250 unabhängige ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Das Bestrophin-1 (BEST1) Gen kodiert für ein integrales Membranprotein, das beim Menschen im retinalen Pigmentepithel (RPE) exprimiert wird (Marquardt et al., 1998; Stöhr et al., 2002). BEST1 fungiert als Kalzium-aktivierter Chlorid-Kanal, der sich aus fünf identischen BEST1 Untereinheiten bildet (Kane Dickson et al., 2014; Yang et al., 2014). Zum aktuellen Zeitpunkt sind mehr als 250 unabhängige krankheitsverursachende Mutationen im BEST1 Gen beschrieben, die mit mehreren distinkten Makulopathien, die unter dem Begriff der Bestrophinopathien zusammengefasst werden, assoziiert sind. Dazu zählen in erster Linie der autosomal dominante Morbus Best (M. Best, Best Disease, BD) (OMIM #153700), der auch als Best’sche vitelliforme Makuladystrophie (BVMD) bezeichnet wird (Marquardt et al., 1998; Petrukhin et al., 1998), die autosomal dominante Vitreoretinochoroidopathie (ADVIRC) (OMIM #193220) (Yardley et al., 2004) und die autosomal rezessive Bestrophinopathie (ARB) (OMIM #611809) (Burgess et al., 2008). Daneben wurde das autosomal dominante MRCS-Syndrom (Mikrokornea – Zapfen-Stäbchen-Dystrophie – Katarakt – posteriores Staphylom) (OMIM #193220) (Michaelides et al., 2006) sowie die autosomal dominante Retinitis Pigmentosa (RP) (OMIM #613194) (Davidson et al., 2009) mit Mutationen im BEST1 Gen in Verbindung gebracht.
Die verschiedenen Makulopathien können hinsichtlich ihres Vererbungsmusters, des Erkrankungsalters sowie der Lokalisation und des Ausmaßes der retinalen Läsion unterschieden werden (Kellner et al., 2016). Als gemeinsames Leitsymptom für die klinische Diagnose einer Bestrophinopathie gilt die Reduktion des Lichtanstieges im Elektrookulogramm (EOG) der Patienten (Cross und Bard, 1974). Dieser Anstieg ist ein elektrodiagnostisches Signal, das durch die Chlorid-vermittelte Depolarisation der basolateralen Membran des RPEs erzeugt wird und vermutlich direkt mit der Funktion des BEST1 als Kalzium-aktivierter Chlorid-Kanal in Zusammenhang steht (Sun et al., 2002).
Das Ziel dieser Arbeit lag darin, die molekulare Pathologie bzw. spezifische Mechanismen zu untersuchen, welche zu der Entstehung der unterschiedlichen Krankheitsbilder beitragen.
Basierend darauf konnte zusätzlich ein Modell zur Klassifizierung von BEST1 Mutationen erstellt werden.
Als Modellsystem wurden zum einen RPE-Zellen abgeleitet aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiRPE-Zellen) von Patienten und zum anderen Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) II-Zellen, die unterschiedliche pathogene BEST1 Varianten stabil exprimieren, verwendet. Beide Zellsysteme wurden strukturell und funktionell charakterisiert
und als geeignete sowie stabile Modellsysteme zur Untersuchung der molekularen Pathologie der Bestrophinopathien identifiziert. Es wurden drei Pathomechanismen betrachtet: (i) die Lokalisation des BEST1 Proteins in der Zelle, (ii) der Degradationsweg von fehlerhaftem BEST1 Protein und (iii) der Einfluss von BEST1 Mutationen auf die BEST1-vermittelte Membranpermeabilität. Es ergaben sich fünf BEST1 Mutationsklassen: Klasse I und Klasse II resultieren in homozygoter oder zusammengesetzt-heterozygoter Konstellation in ARB, Klasse III und Klasse IV führen in heterozygoter Konstellation zum autosomal dominanten M. Best und Klasse V zum Krankheitsbild des ADVIRC.
Insbesondere mit den Patienten-abgeleiteten hiRPE-Zellen war es erstmals möglich ein breites Spektrum an BEST1 Mutationen in einem physiologischen Modellsystem zu
untersuchen und somit fundierte Erkenntnisse über die molekulare Pathologie der Bestrophinopathien zu gewinnen. Dies spielt eine wichtige Rolle bei der Auswahl einer
zielgerichteten und sinnvollen Therapie, die für den Patienten die größtmögliche Verbesserung der Symptomatik und letztendlich der Lebensqualität bedeutet.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Human Bestrophin 1 (BEST1) encodes an integral membrane protein expressed exclusively in the retinal pigment epithelium (RPE) (Marquardt et al., 1998; Stöhr et al., 2002). Functional BEST1 is a calcium-regulated chloride channel, composed of five identical BEST1 subunits building a homopentamer (Kane Dickson et al., 2014; Yang et al., 2014). Until now, over 250 pathogenic mutations in the BEST1 ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Human Bestrophin 1 (BEST1) encodes an integral membrane protein expressed exclusively in the retinal pigment epithelium (RPE) (Marquardt et al., 1998; Stöhr et al., 2002). Functional BEST1 is a calcium-regulated chloride channel, composed of five identical BEST1 subunits building a homopentamer (Kane Dickson et al., 2014; Yang et al., 2014). Until now, over 250 pathogenic mutations in the BEST1 gene have been associated with the so called bestrophinopathies, including autosomal dominant Best disease (BD) (OMIM #153700), also called Best vitelliform macular dystrophy (BVMD) (Marquardt et al., 1998; Petrukhin et al.,
1998), autosomal dominant vitreoretinochoroidopathy (ADVIRC) (OMIM #193220) (Yardley et al., 2004) as well as autosomal recessive bestrophinopathy (ARB) (OMIM #611809) (Burgess et al., 2008). Additionally, autosomal dominant MRCS syndrome (microcornea – cone-rod dystrophy – cataract – posterior staphyloma) (OMIM #193220) (Michaelides et al., 2006) and autosomal dominant retinitis pigmentosa (RP) (OMIM #613194) (Davidson et al., 2009) have been associated with mutations in the BEST1 gene.
The different bestrophinopathies can be distinguished by the mode of inheritance, age of onset, as well as the location and extent of the retinal lesion (Kellner et al., 2016), but they all share a common feature which is the obvious reduction of the light increase in the electrooculogram (EOG) of patients (Cross und Bard, 1974). This increase is an electrodiagnostic signal
generated by the chloride-mediated depolarization of the basolateral membrane of the RPE and is thought to be directly associated with the function of BEST1 as a calcium-regulated
chloride channel (Sun et al., 2002).
The main aim of this work was to elucidate the molecular pathology or specific mechanisms that contribute to the development of the different disease patterns. Based on this, a model for the classification of BEST1 mutations could be created.
As a model system RPE cells derived from human induced pluripotent stem cells (hiRPE cells) of patients and Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) II cells expressing different pathogenic BEST1 variants were used. Both cell systems were structurally and functionally characterized and identified as suitable as well as stable model systems to study the molecular pathology of the bestrophinopathies. Three pathomechanisms were considered: (i) the localization of the
BEST1 protein in the cell, (ii) the degradation pathway of mutant BEST1 protein, and (iii) the influence of BEST1 mutations on the BEST1-mediated membrane permeability. Five BEST1 mutation classes were defined: homozygous or compound heterozygous mutations of class I and class II result in ARB, whereas heterozygous mutations of class III and class IV result in autosomal dominant BD and class V in ADVIRC.
In particular, by using patient-derived hiRPE cells, it was for the first time possible to investigate a broad spectrum of BEST1 mutations in a physiological model system and thus gain insights into the molecular pathology of the bestrophinopathies. This plays an important role in the
selection of an appropriate and meaningful therapy, which brings the greatest possible improvement in symptoms and ultimately in quality of life for the patient.
Metadaten zuletzt geändert: 20 Okt 2021 10:29