Melusin - Kandidatengen im Kontext kardialer Hypertrophie und Primärer Kardiomyopathien

Abstract

Mit vorliegender Arbeit wurde das Zytoskelett-assoziierte Protein Melusin als Kandidatengen primärer Kardiomyopathien untersucht. Melusin ist wesentlich involviert in die Hypertrophieentwicklung nach mechanischer Belastung. Bei Kardiomyopathien sind hypertrophe Reaktionen von größter pathogenetischer Wichtigkeit. Daher etablierten wir zunächst eine auf PCR, SSCP-Analyse und Sequenzierung beruhende Screening-Methode des Melusin-Gens und untersuchten daraufhin 192 an einer primären HCM bzw. DCM erkrankte, nicht verwandte Probanden auf Vorliegen einer Mutation im Melusin. Unter den 106 HCM-Patienten fanden wir eine Mutation, die aufgrund eines Aminosäureaustauschs funktionelle Relevanz besitzen könnte. In der Familie der betroffenen Patientin wurden weitere Merkmalsträger identifiziert. Eine eindeutige Zuordnung zur klinischen Ausprägung einer HCM konnte nicht beobachtet werden, was allerdings an der Altersabhängigkeit des Auftretens von initialen Krankheitssymptomen oder einer inkompletten Penetranz liegen könnte. In einem Intron wurde eine weitere Mutation bei einem HCM-Patienten entdeckt. In der Gruppe der untersuchten DCM- Patienten fand sich keine Variante. Auch das Fehlen weiterer genetischer Alterationen im Melusin-Gen ist wichtiges Ergebnis vorliegender Untersuchung. So kann man aufgrund der genetisch hohen Konservierung von einer besonderen Bedeutung des Melusin in Kardiomyozyten ausgehen. Die Rolle des Melusin bei der Genese von Hypertrophie im Rahmen der primären Kardiomyopathien kann mittels vorliegender Ergebnisse nicht abschließend beurteilt werden. Ein Eingebundensein des Melusin in die Hypertrophie-Pathogenese in humanem Myokard erscheint jedoch wahrscheinlich; um Licht in die genaue Bedeutung des Melusin zu bringen, sind allerdings weitere Untersuchungen notwendig. Interessante Studienziele sind u.a. eine mögliche Interaktion des Melusin mit Hsp90, dem Calcineurin-Signalweg und dem Komplex um T-cap/MLP. Zur Regulierung des Melusin werden Informationen über das Bindungsverhalten ans Integrin in vivo benötigt. Diesbezügliche Erkenntnisse könnten nicht nur zum näheren Verständnis der Signalwege sondern auch bezüglich einer therapeutischen Beeinflussung kardialer Hypertrophie, die nicht nur bei Kardiomyopathien klinisch von höchster Relevanz ist, hilfreich sein.

The goal of this work was to examine the cytoskeleton-associated protein melusin as candidate gene of primary cardiomyopathies. Melusin is a muscle- specific â1-integrin interacting protein, involved in cardiac hypertrophy growth in response to chronic pressure overload. Hypertrophic pathways play a pivotal role in the development of cardiomyopathies. Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) and dilated cardiomyopathy (DCM) are major causes of severe heart failure and sudden death. They are caused by a variety of mutant genes encoding protein components of the cardiac sarcomere like Actin, Myosin and components of Z-disc like titin. Methods: Isolation of deoxyribonucleic acid (DNA), polymerase chain reaction (PCR) and single -strand conformation polymorphism analysis were performed. Single-strand conformation polymorphism analysis was used for mutation screening, followed by DNA-sequencing. Restriction digests were performed as a second proof of mutation. Results: Melusin was analyzed in 106 unrelated patients with HCM and 86 unrelated patients with DCM. We identified one mutation in a HCM-patient. This mutation was not found in 190 control subjects. The mutation occurred in exon 1, in a region of high conservation during evolution. It leads to an amino acid change. We obtained family history and examined blood relatives to construct pedigree. Two healthy children and a clinically still unaffected brother of the patient with echocardiographical HCM are also mutation-carriers. Statistical analysis was not significant. A second variant occurred in an intron. Discussion: We identified a melusin-mutation in a patient with HCM, occurring in one of two cysteine/histidine rich domains (CHORDs) at the N-terminal portion of the protein. Another variant in an exon was not found, which indicates a high conservation of melusin and importance of protein in cardiomyocytes. These observations suggest that the melusin mutation may cause HCM via altered signalling hypertrophy pathways, as it was shown that melusin overexpressing mice have a mild cardiac hypertrophy in basal conditions (Acetis et al. 2005). Possible pathways are via interaction of melusin and hsp90, calcineurin pathway and the complex Titin/T-cap/MLP. In conclusion, we suppose that melusin plays an important role in the regulation of cardiomyocyte growth and the development of hypertrophy in cardiomyopathies. Further investigations are necessary to explore the exact relationship between this Melusin abnormality and hypertrophic cardiomyopathy.