dc.contributor.author
Günther, Ulf-Peter
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:24:53Z
dc.date.available
2008-02-07T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7869
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12068
dc.description
Titel und Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 6
2 Patienten, Material und Methoden 24
3 Ergebnisse 50
4 Diskussion 91
5 Zusammenfassung 111
6 Summary 113
7 Literaturverzeichnis 115
8 Anhang 127
dc.description.abstract
Die Spinale Muskelatrophie mit Atemnot Typ 1 (SMARD1) ist eine genetisch
bedingte neuromuskuläre Erkrankung Neugeborener, die durch eine Degeneration
der a-Motoneuronen hervorgerufen wird. SMARD1-Patienten zeigen eine distal
betonte Muskelatrophie mit einer infolge einer Zwerchfelllähmúng auftretenden
Ateminsuffizienz, wodurch sich das klinische Bild deutlich von der
klassischen Spinalen Muskelatrophie Typ I (SMA1) unterscheidet. In
Vorarbeiten der Arbeitsgruppe wurde nachgewiesen, dass SMARD1 durch Mutationen
im Immunoglobulin µ-binding protein 2 (IGHMBP2)-Gen verursacht wird. Im Rahmen
dieser Arbeit wurden nun die klinische und genetische Heterogenität von SMARD
und SMARD1, Genotyp-Phänotyp-Beziehungen bei SMARD1-Patienten und die
enzymatische Aktivität von Wt-IGHMBP2 und verschiedenen SMARD1-Mutanten
untersucht.
In einem Patientenkollektiv (n=70) mit Spinaler Muskelatrophie mit Atemnot
(SMARD) konnte ich 15 neue SMARD1-Patienten (21%) mit 10 bisher noch nicht
beschriebenen IGHMBP2-Mutationen diagnostizieren. Der relative niedrige Anteil
der SMARD1-Patienten in diesem Kollektiv legt nahe, dass die SMARD auch
genetisch heterogen ist. Diesem Gedanken folgend konnte ich unter den anderen,
als non-SMARD1-Patienten bezeichneten Betroffenen, zwei distinkte Gruppen mit
in sich kohärenten Symptomenmustern durch hierarchische Clusteranalyse
identifizieren und beschreiben. Wahrscheinlich liegen den verschiedenen
Symptomenkomplexen unterschiedliche genetische Ursachen zugrunde.
Bei zwei weiteren Patienten konnte ich genomische Rearrangements im
IGHMBP2-Locus nachweisen, die durch verschiedene Prozesse entstanden sind und
bei der standardisierten Sequenzierung der Exone und der exon-flankierenden
Bereiche des IGHMBP2-Gens Mutationen übersehen wurden.
Erstmalig konnte ich klinische Heterogenität bei der SMARD1 zeigen. Bei zwei
SMARD1-Patienten, deren Krankheitsverlauf sich von der charakteristischen
infantilen Manifestation der Atemnot durch eine späte, juvenile Manifestation
der Atemnot unterschied, habe ich Mutationen im IGHMBP2-Gen identifiziert.
Weitergehende Untersuchungen zur Genotyp-Phänotyp-Relation schließen die
Möglichkeit nicht aus, dass die restliche IGHMBP2-Enzymaktivität einen
protektiven Effekt ausüben kann, sofern ausreichende Mengen vorhanden sind.
Da bei SMARD1-Patienten Missense-Mutationen nur in dem Teil des IGHMBP2-Gens
gefunden werden, der für die Helikasedomäne des Proteins kodiert wurde die
enzymatische Aktivität des IGHMBP2 in vitro charakterisiert und der Effekt von
SMARD1-Mutationen bestimmt. Diese Untersuchungen haben ergaben, dass IGHMBP2
eine strikt ATP-abhängige 5 -3 RNA/DNA-Helikase ist, während fast alle der
überprüften SMARD1-bezogenen IGHMBP2-Varianten einen deutlichen Verlust der
RNA/DNA-Helikase-Aktivität aufweisen. Dies macht deutlich, dass SMARD1 durch
eine Dysregulation des zellulären RNA/DNA-Metabolismus in Motoneuronen
verursacht wird. Hypothesen zu der betroffenen zellulären Funktion von IGHMBP2
in der SMARD1 und Modelle für den Pathomechanismus, der zur selektiven
Degeneration der a-Motoneuronen führt, werden diskutiert.
de
dc.description.abstract
Spinal muscular atrophy with respiratory distress type 1 (SMARD1) is a
hereditary neuromuscular disease in infants which is characterized by the
degeneration of anterior horn cells. SMARD1 patients present with a distally
marked muscular atrophy and respiratory distress due to the paralysis of the
diaphragm. These clinical key features distinguish SMARD1 from the classical
spinal muscular atrophy type I (SMA1). Previous studies have shown that SMARD1
results from mutations in the gene coding for Immunoglobulin µ-binding protein
2 (IGHMBP2). In this work, I investigated the clinical and genetic
heterogeneity of SMARD and SMARD1 as well as the genotype-phenotype
relationships in SMARD1 patients and the enzymatic activities of Wt-IGHMBP2
and various SMARD1-related mutants.
15 new SMARD1 cases (21%) with 10 novel IGHMBP2 mutations were identified in a
cohort of infants affected by spinal muscular atrophy with respiratory
distress (SMARD). The relatively small part of SMARD1 patients within the
analyzed patient group suggests that SMARD is genetically heterogeneous. Thus,
I could determine two distinct groups of non-SMARD1 patients with different
symptom patterns by means of hierarchical cluster analysis. I assume that
mutations in different genes may be responsible for the clinical picture of
both patient groups.
In two further patients I could identify two genomic rearrangements at the
IGHMBP2 gene locus which have arisen from different pathogenic processes and
may be missed by the mere and standardized sequencing of exons and exon-
flanking regions.
Furthermore, two SMARD1 patients with IGHMBP2 gene mutations who presented
with a highly uncharacteristic juvenile onset of respiratory distress could be
described for the first time. This finding demonstrates clinical variability
in SMARD1. The subsequent investigation of genotype-phenotype relationships
provided evidence that residual IGHMBP2 activity might exert a protective
effect if present in sufficient amounts.
Based on the observation that IGHMBP2 missense mutations were only affecting
the helicase domain of the IGHMBP2 protein I characterized the enzymatic
activity of Wt-IGHMBP2 and various mutants in vitro. Indeed, Wt-IGHMBP2
exhibited a strictly ATP-dependent 5 -3 RNA/DNA helicase activity while most
of the SMARD1-related IGHMBP2 mutant proteins displayed no unwinding activity.
This finding suggests that SMARD1 results from a dysregulation of the cellular
RNA/DNA metabolism in motor neurons. Hypotheses about the affected cellular
functions of IGHMBP2 and possible pathomechanisms leading to the specific
degeneration of motor neurons are discussed.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Spinal muscular atrophy/ SMARD1/ IGHMBP2/ helicase/ mutation analysis
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Molekulargenetische und biochemische Untersuchungen zur Pathogenese der
Spinalen Muskelatrophie mit Atemnot Typ 1 (SMARD1)
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Markus Schülke
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Dietmar Kuhl
dc.date.accepted
2008-02-05
dc.date.embargoEnd
2008-02-12
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000003533-8
dc.title.translated
Molecular genetic and biochemical analysis of the pathogenesis of Spinal
Muscular Atrophy with Respiratory Distress type 1 (SMARD1)
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000003533
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2008/112/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000003533
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dcterms.accessRights.openaire
open access