Mutationen im CLN7/MFSD8-Gen führen zur neuronalen Ceroidlipofuszinose Typ 7 (NCL7), einer seltenen hereditären lysosomalen Speichererkrankung mit Beginn in der frühen Kindheit. Die Erkrankung verläuft schwer neurodegenerativ mit Symptomen wie epileptischen Anfällen, Erblindung und kognitivem sowie motorischem Abbau. Patient*innen versterben meist im Jugendalter. Eine kausale Therapie fehlt ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Mutationen im CLN7/MFSD8-Gen führen zur neuronalen Ceroidlipofuszinose Typ 7 (NCL7), einer seltenen hereditären lysosomalen Speichererkrankung mit Beginn in der frühen Kindheit. Die Erkrankung verläuft schwer neurodegenerativ mit Symptomen wie epileptischen Anfällen, Erblindung und kognitivem sowie motorischem Abbau. Patient*innen versterben meist im Jugendalter. Eine kausale Therapie fehlt bislang, ebenso sind Funktion und Pathomechanismus von CLN7/MFSD8 weitgehend ungeklärt.
In silico-Analysen identifizierten SARS-CoV-2-Proteine als mögliche Interaktionspartner von CLN7. Das Virus verursacht respiratorische Symptome mit erheblichem Komplikationspotential und löste eine globale Pandemie aus.
In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob CLN7-Defizienz die Viruslast von SARS-CoV-2 in HEK293T-Zellen beeinflusst. Tatsächlich zeigte sich bei CLN7-Knockout-Zellen eine reduzierte Viruslast, sowohl intra- als auch extrazellulär. Elektronenmikroskopische Aufnahmen bestätigten diesen Befund. Mögliche Mechanismen umfassen eine veränderte Expression von ACE2 oder TMPRSS2, Störungen der Endozytose, der Lipid Rafts oder der Lysosomenfunktion.
In Vero-Zellen, bei denen CLN7 mittels siRNA auf 40 % herunterreguliert wurde, zeigte sich dagegen kein Effekt auf die Viruslast. Ob dies an methodischen Problemen oder zelltypspezifischen Faktoren lag, blieb offen.
Ein weiterer Versuch untersuchte den GM1-Gehalt in HEK293T CLN7-Knockout-Zellen. Vorarbeiten hatten gezeigt, dass der Lipid Raft-Marker GM1 bei CLN7-Defizienz reduziert war. Eine GM1-Steigerung durch transientes Einbringen von CLN7-Plasmiden gelang jedoch nicht. Jede Art von Plasmidtransfektion erhöhte unabhängig vom CLN7-Gehalt die gemessene GM1-Menge. Die Ursache hierfür konnte nicht eindeutig geklärt werden.
Insgesamt liefert die Arbeit neue Hinweise zur Rolle von CLN7; sowohl im Zusammenhang mit der SARS-CoV-2-Virusaufnahme als auch im zellulären Lipidstoffwechsel. Dadurch bietet sie wichtige Ansatzpunkte für weiterführende Forschung zur Pathophysiologie von NCL7 und SARS-CoV-2.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Mutations in the CLN7/MFSD8 gene cause neuronal ceroid lipofuscinosis type 7 (NCL7), a rare hereditary lysosomal storage disorder with onset in early childhood. The disease follows a severe neurodegenerative course, characterized by symptoms such as epileptic seizures, blindness, and cognitive as well as motor decline. Most patients die during adolescence. A causal therapy is currently lacking, ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
Mutations in the CLN7/MFSD8 gene cause neuronal ceroid lipofuscinosis type 7 (NCL7), a rare hereditary lysosomal storage disorder with onset in early childhood. The disease follows a severe neurodegenerative course, characterized by symptoms such as epileptic seizures, blindness, and cognitive as well as motor decline. Most patients die during adolescence. A causal therapy is currently lacking, and the function and pathogenic mechanisms of CLN7/MFSD8 remain largely unclear.
In silico analyses have identified SARS-CoV-2 proteins as potential interaction partners of CLN7. The virus causes respiratory symptoms with considerable complication potential and triggered a global pandemic.
In the present study, it was investigated whether CLN7 deficiency affects the viral load of SARS-CoV-2 in HEK293T cells. Indeed, CLN7 knockout cells showed a reduced viral load, both intra- and extracellularly. Electron microscopy confirmed this finding. Possible mechanisms include altered expression of ACE2 or TMPRSS2, disturbances in endocytosis, lipid rafts, or lysosomal function.
In Vero cells, where CLN7 expression was downregulated to 40% by siRNA, no effect on viral load was observed. Whether this was due to methodological issues or cell type–specific factors, remains unclear.
Another experiment examined the GM1 content in HEK293T CLN7 knockout cells. Previous studies had shown that the lipid raft marker GM1 was reduced under CLN7 deficiency. However, attempts to increase GM1 levels by transient transfection with CLN7 plasmids were unsuccessful. Any type of plasmid transfection, regardless of CLN7 content, led to an increase in measured GM1 levels. The reason for this could not be clearly determined.
Overall, this work provides new insights into the role of CLN7, both in the context of SARS-CoV-2 viral uptake and cellular lipid metabolism. It thus offers important starting points for further research into the pathophysiology of NCL7 and SARS-CoV-2.
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