Universität zu Köln

Dafinger, Claudia (2013). Molekulare Pathogenese des Joubert-Syndroms - Die Rolle des Proteins KIF7. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Das Joubert-Syndrom (JBTS) ist eine seltene meist autosomal-rezessive vererbte Entwicklungsstörung, die durch eine spezifische Gehirnfehlbildung und verschiedene weiteren Pathologien charakterisiert ist. Das JBTS kann durch Mutationen in mehr als 19 unterschiedlichen Genen verursacht werden, die alle an der Bildung oder Funktion von primären Zilien beteiligt sind. Primäre Zilien erfüllen wichtige Aufgaben bei der Entwicklung in Vertebraten. Mutationen, die dieses Organell betreffen, unterliegen einer großen Gruppe von Erkrankungen, die als Ziliopathien bezeichnet werden. In einer konsanguinen JBTS Familie konnte bei den betroffenen Familienmitgliedern mit Hilfe einer Genkopplungsanalyse eine homozygote 1 bp-Deletion in Exon 1 des Gens KIF7 identifiziert werden, die mit dem Phänotyp segregiert. Darüber hinaus konnten KIF7 Mutationen bei weiteren JBTS Patienten nachgewiesen werden. KIF7 gehört zu der Familie der Kinesin-Motorproteine und ist ein evolutionär konservierter, bekannter Regulator des Sonic Hedgehog Signaltransduktionswegs. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass KIF7 in einem Proteinkomplex mit dem JBTS4 Protein NPHP1 vorliegt. Der knockdown von KIF7 in retinalen Pigmentepithelzellen (RPE-1) führt zu multiplen Veränderungen in der Zelle, wie einer geringeren Anzahl ziliierter Zellen und einer abnormal erhöhten Zentrosomenzahl. Des Weiteren zeigt sich eine Fragmentierung aller drei Kompartimente des Golgi Apparats, die durch die exogene Expression einer siRNA-insensitiven Form von KIF7 rückgängig gemacht werden kann. Zudem ist der knockdown von KIF7 mit Veränderungen der Zellform und des gerichteten Wachstums im Zellverband assoziiert. Passend hierzu fand sich KIF7 in einem Proteinkomplex mit dem Par-Polaritätskomplexprotein PAR3. Als mögliche Ursache der zellulären Phänotypen konnte bei einer KIF7-Dysfunktion eine verstärkte Stabilisierung und Acetylierung des zytoplasmatischen Mikrotubuli-Netzwerks nachgewiesen werden. Diese Veränderungen in der Stabilität der Mikrotubuli könnten als Krankheitsmechanismus zu Grunde liegen, der sowohl die ziliäre Funktion, als auch die Zellpolarität und den Zellzyklus beeinträchtigt.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Joubert syndrome (JBTS) is a rare recessively inherited developmental disorder characterized by a specific brain malformation with various additional pathologies. JBTS results from mutations in at least 19 different genes, all of which play a role in the formation or function of primary cilia. Primary cilia have pivotal roles in vertebrate development, and mutations affecting this organelle underlie a large group of diseases referred to as ciliopathies. In a consanguineous JBTS family a homozygous 1 bp deletion in exon 1 of the gene in KIF7 that segregates with the phenotype was identified by positional cloning, and subsequently other KIF7 mutations in additional patients with JBTS. KIF7 belongs to the family of kinesin motor proteins and is an evolutionary conserved, known regulator of Sonic Hedgehog signalling. This work shows that KIF7 is present in a protein complex with the JBTS4 protein NPHP1. Knockdown of KIF7 in retinal pigment epithelial (RPE-1) cells leads to multiple structural changes in the cell, such as a reduced amount of ciliated cells and an abnormal increased number of centrosomes. KIF7 knockdowm also leads to fragmentation of all three compartments of the Golgi network, which was rescued by expression of a siRNA-insensitive form of KIF7. Furthermore, knockdown of KIF7 is associated with alterations in cell shape and directed growth of the united cell structure. Consistently with this, KIF7 was found in a protein complex with the Par polarity complex protein PAR3. An increased stability and acetylation of the cytoplasmatic microtubuli network could be causative for the observed cellular phenotypes that were associated with KIF7 dysfunction. Changes in microtubule stability might comprise underlying disease mechanisms impacting ciliary function, cellular polarity and cell cycle progression. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Dafinger, Claudia claudia.dafinger@uk-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-57154
Date:	2013
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Zentrum für Molekulare Medizin
Subjects:	Natural sciences and mathematics Medical sciences Medicine
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Joubert-Syndrom; KIF7; Ziliopathie; Zilien; Mikrotubuli German
Date of oral exam:	8 October 2013
Referee:	Name Academic Title Nürnberg, Peter Prof. Dr. Wollnik, Bernd Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5715