Mutationsanalyse an 14 Kandidatengenen für autosomal-dominant vererbte arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie (ARVD5)

Abstract

Die arrhythmogene rechtsventrikuläre Kardiomyopathie (ARVC) ist durch einen fibrös-fettigen Ersatz der rechtsventrikulären freien Wand charakterisiert. Konsekutiv kann es zu Herzrhythmusstörungen, Herzinsuffizienz und plötzlichem Herztod kommen. Da durch eine ICD-Implantation bei asymptomatischen Patienten mit familiärem Auftreten der Erkrankung ein plötzlicher Herztod verhindert werden kann, gewinnt die Genetik zunehmend an Bedeutung. Die krankheitsauslösende Mutation für autosomal-dominant vererbte ARVD5 auf Chromosom 3p25 wurde im Rahmen dieser Arbeit an 15 kanadischen Familien gesucht. Die ARVD5 ist als letale und geschlechtspezifische Erkrankung mit autosomal-dominantem Erbgang und vollständiger Penetranz definiert. Eine in unserer Arbeitsgruppe im Vorfeld durchgeführte Feinkartierung mittels STR- („short tandem repeat“) und Haplotyp-Mapping bildete die Grundlage der Genanalysen. Der genetische Locus konnte zudem durch den Nachweis genetischer Rekombinationsereignisse auf unter 2 cM eingeengt werden. Als die den ARVC- Locus flankierenden STR-Marker wurden D3S3610 und REN49088 beschrieben. In- silico-Analysen führten zur Identifikation von 14 potentiellen Kandidatengenen, welche mittels Polymerasekettenreaktion amplifiziert und untersucht wurden. Neben der Exons standen die Promotor-, 3’UTR-Bereiche und flankierenden Intronsequenzen im Vordergrund der Untersuchungen. Das Mutationsscreening wurde durch Southern-Blot-Experimente ergänzt. Zur Beurteilung der kardialen Expression einzelner Gene im Vergleich zu anderen Geweben wurden Northern-Blot-Analysen angefertigt. Die molekulargenetischen Untersuchungen der 14 Kandidatengene führten zur Identifizierung diverser Spleißformen und Polymorphismen in kodierenden und nicht kodierenden Bereichen, welche zum Teil noch nicht beschrieben worden sind. Auch einige Insertionen und Deletionen unterschiedlichen Ausmaßes, teilweise mit Leserasterverschiebung der folgenden Sequenz, konnten identifiziert werden. Diese genetischen Veränderungen stellten sich allerdings als nicht krankheitsrelevant heraus. Die ARVD5 auslösende Mutation konnte zwar im Rahmen dieser Arbeit nicht gefunden werden, jedoch trugen unsere molekulargenetischen Untersuchungen zur Identifikation der krankheitsverursachenden Punktmutation (1073C→T, S358L) in einer hochkonservierten transmembranären Domäne des TMEM43-Gens durch Merner und Kollegen (2008) bei. Derzeit ist über die Funktion des nicht desmosomalen Gens TMEM43 wenig bekannt. Dennoch vermutet man eine Interaktion zwischen PPARγ (adipogener Transkriptionsfaktor) und TMEM43, welche den fibrös-fettigen Ersatz des Myokardiums erklären könnte.

Arrhythmogenic right ventricular cardiomyopathy (ARVC) is characterized by fibrofatty replacement of the right ventricular free wall and leads to ventricular arrhythmias, heart failure, and sudden cardiac death. Genetics gains in importance due to the possibility of preventing sudden death by implantation of a cardioverter defibrillator (ICD) in asymptomatic patients with familial history of ARVC. The aim of this thesis was to identify the mutation for autosomal dominant inherited ARVD5 on chromosome 3p25 in 15 Canadian families. ARVC5 represents a lethal and gender-related disorder with autosomal dominant hereditary transmission and complete penetrance. Based on previous haplotype mapping and STR (short tandem repeat) analysis our group could narrow the genetic locus to a 2 cM region between the STR markers D3S3610 and REN49088. Within this thesis 14 potential candidate genes were amplified by polymerase chain reaction. Mutation screening was completed by southern blot analyses. Northern hybridization was used for evaluation of the cardiac gene expression compared to other tissues. Largely unknown single nucleotide polymorphisms (SNP), various splice forms, as well as deletions and insertions were identified in coding and noncoding regions of the 14 candidate genes. However, the ARVD5 causing mutation could not be found, but our molecular analyses contributed to the identification of the ARVD5 point mutation (1073C→T, S358L) in a highly conserved transmembrane domain of the TMEM43 gene (Merner et al., 2008). Currently, little is known about the function of TMEM43. Anyhow, an interaction between the adipogenic transcription factor PPARγ and TMEM43 is supposed, which may explain the fibrofatty replacement of the myocardium.