Funktionelle Charakterisierung von Varianten des Tight Junction-Proteins Claudin-16

Abstract

Claudin-16 ist ein transmembranäres Protein, das beim Menschen in der Niere exprimiert wird und mit der Magnesium- und Calciumresorption in Verbindung steht. Mutationen des Proteins führen zur familiären Hypomagnesämie mit Hypercalcurie und Nephrocalcinose. In dieser Arbeit wurde die Funktionalität vom Wildtyp des Claudin-16-Proteins mit den sechs bekannten, der FHHNC assoziierten Varianten H71D, L75P, G121R, G128A, R146T und T233R verglichen. Nach stabiler Transfektion von MDCK-C7-Zellen mit cDNA vom Wildtyp und genannter Mutationen erfolgten Western Blot und immunhistochemische konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie zum Nachweis der Proteinexpression und anschließend Messung von Widerstand, Dilutionspotential und Magnesiumflux in Ussing- Kammern. Die Magnesiumkonzentration wurde mittels Atomabsorptionsspektrometrie bestimmt. Nicht in der Zellmembran nachgewiesene Varianten (G121R, T233R) wurden vor den elektrophysiologischen Versuchen pharmakologisch behandelt, so dass sie schließlich doch an der Zellmembran exprimiert wurden. In mit cDNA vom Wildtyp transfiziertes Zellen wurde im Vergleich zu seinen Varianten ein signifikant höherer Magnesiumflux nachgewiesen. In Widerstand und Dilutionspotential war kein signifikanter Unterschied zu sehen (Ausnahme: Dilutionspotential von L75P). Es wird gezeigt, dass ein funktionierendes Claudin-16-Protein essentiell für den parazellulären Magnesiumtransport ist und die untersuchten Varianten eine verminderte Funktionalität aufweisen und somit als Ursache für die FHHNC gesehen werden können.

Claudin-16 is a tetraspan tight junction-protein expressed in parts of the human renal epithelial cells, where it contributes to the reabsorption of magnesium and calcium. Mutations lead to familial hypomagnesemia with hypercalciuria and nephrocalcinosis (FHHNC). Here we compare the function of wild type Claudin-16 and six FHHNC-associated mutations (H71D, L75P, G121R, G128A, R146T and T233R). After stable transfection of MDCK-C7-cells with cDNA of wild type and the six mutations we showed cellular expression with western blotting and immune-histochemical confocal laser-scanning-microscopy. Mutations which were not shown in the plasma membrane were treated pharmacologically, which rescued surface expression. Afterwards, dilution potentials, resistance and magnesium fluxe were measured in Ussing chambers. Concentration of magnesium was measured by atomic absorption spectrometry. Cells transfected with cDNA of the wild type showed a significantly higher magnesium fluxe. No differences were seen in resistance und dilution potentials (one exception: dilution potential of L75P). We conclude that the correct function of the claudin-16-protein is necessary for paracellular magnesium transport. The characterized mutations have a diminished function and can be seen as a cause for FHHNC.