Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Primäre Ciliäre Dyskinesie - wenn Flimmerhärchen nicht mehr flimmern: Zwei neue Gene entdeckt

22.12.2010
Ein Forscherteam des Universitätsklinikums Freiburg hat Mutationen zweier Gene identifiziert, die PCD, eine schwere chronische Erkrankung der Atemwege hervorrufen

Permanent Bronchitis, andauernd Nasennebenhöhlenentzündung, ständig Schnupfen. Und das nicht nur im Winter, sondern ein ganzes Leben lang. Die Primäre Ciliäre Dyskinesie (PCD) ist eine schwere angeborene Krankheit und trifft in Deutschland eines von 20.000 Neugeborenen. „Die Betroffenen leiden von klein auf an chronischen Atemwegsentzündungen“, erklärt Anita Becker-Heck, Biologin an der Klinik für Neuropädiatrie und Muskelerkrankungen am Universitätsklinikum Freiburg.

Seit Jahren schon erforscht Becker-Heck gemeinsam mit anderen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Labor von Prof. Dr. med. Heymut Omran am Freiburger Universitätsklinikum die genetischen Ursachen dieser Krankheit. Im Jahr 2002 hatten sie bereits ein Gen identifiziert, das für eine Spielart von PCD verantwortlich ist. Jetzt konnte die Freiburger Arbeitsgruppe zwei weitere verantwortliche Gene bestimmen. Dafür wurden seit dem Jahr 1998 in einer Studie an der Klinik für Neuropädiatrie und Muskelerkrankungen über 1.000 Patientinnen und Patienten untersucht. Die jüngsten Forschungsergebnisse wurden Anfang Dezember 2010 in dem renommierten Fachmagazin „Nature Genetics“ veröffentlicht.

„Bei der PCD ist die Funktion der Flimmerhärchen, der so genannten Zilien, besonders schwer gestört“, erklärt Anita Becker-Heck. „Die Flimmerhärchen in der Lunge sind entscheidend für den Transport von Schleim und Bakterien. Sie reinigen die Atemwege von Krankheitskeimen. Bewegen die Zilien sich nicht mehr richtig oder sind komplett unbeweglich, kann es zu chronischen Entzündungen der oberen und unteren Atemwege kommen.“ Bewegliche Zilien kommen nicht nur in der Lunge vor: Im Embryo sind sie entscheidend für die richtige Anordnung der Organe im Körper. Bei etwa der Hälfte der Betroffenen kommt es daher zu einer seitenverkehrten Anlage der inneren Organe (Situs inversus). Manche PCD-Patientinnen und -Patienten besitzen zusätzlich einen angeborenen Herzfehler.

Einzelne Zilien sind jeweils aus mehreren hunderten Proteinen aufgebaut. Von diesen sind nur einige wenige entscheidend für die Beweglichkeit dieser hochspezialisierten Organellen. Fehlt eines dieser Proteine, so führt dies zur funktionellen Störung der Zilien. Je nachdem, welches Protein fehlt, weisen funktionsgestörte Zilien zum Beispiel defekte Schlagmuster auf oder sind gänzlich unbeweglich.

Zwar konnten bisher bereits unterschiedliche Gendefekte beschrieben werden, die eine PCD hervorrufen. Doch bei vielen Betroffenen liegen die genetischen Ursachen ihrer speziellen PCD-Erkrankung nach wie vor im Dunkeln. Die Freiburger Forscherinnen und Forscher konnten diesen Kreis nun noch weiter eingrenzen.

„Es gibt unterschiedliche Methoden, um das Vorliegen einer PCD nachzuweisen“, erklärt Anita Becker-Heck: „Mittels Hochfrequenz-Videomikroskopie kann man direkt die Beweglichkeit von zilientragenden Zellen aus der Nase nachweisen. Unter dem Elektronenmikroskop können wir die typische Ultrastruktur der Zilien eines Patienten untersuchen und Veränderungen erkennen. Mittels Immunfluoreszenz-Mikroskopie kann schließlich nachgewiesen werden, welche Proteine in den Zilien tatsächlich fehlen.“

Mithilfe der oben genannten Methoden konnten die Freiburger Forscherinnen und Forscher PCD-Kranke in unterschiedliche Gruppen aufteilen, um die Suche nach neuen Gendefekten zu vereinfachen. „Bei unserer Studie mit 750 PCD-Betroffenen war eine Gruppe mit 31 Patientinnen und Patienten gekennzeichnet durch einen sehr steifen Zilienschlag sowie fehlende Radialspeichen“, erklärt Anita Becker-Heck die Forschungsergebnisse. „Zusätzlich fehlen in den Zilien Proteine des inneren Dyneinarms (DNALI1) und des Dynein-regulierenden Komplexes (GAS11), die für eine normale Zilienbewegung entscheidend sind.“

„Wir konnten zwei neue Gene identifizieren, die bei den Patienten mit fehlenden Radialspeichen defekt sind“, sagt Becker-Heck. Die Identifizierung gelang in Kooperation mit Entwicklungsbiologen aus den USA, die mit Zebrafischen und Mäusen arbeiten, einem Forscherteam aus Frankreich, das ebenfalls PCD bei Menschen erforscht und Genetikern aus Belgien, die ebenfalls an PCD erkrankte Bobtails untersucht haben. Wie die Menschen, besitzen auch die Fische und die Hunde den gleichen ultrastrukturellen Defekt.

Die Gene CCDC39 und CCDC40 (coiled coil domain containing protein) liegen zwei Proteinen zugrunde, die in den Zilien vorkommen und entscheidend für deren korrekte Ultrastruktur sind. Mithilfe der DNA-Sequenzierung konnten bei der Freiburger PatientInnengruppe sowie beim Zebrafisch, der Maus und den kranken Hunden Mutationen in diesen Genen identifiziert werden. Über 50 Prozent der untersuchten Patientinnen und Patienten mit fehlenden Radialspeichen tragen Mutationen in CCDC40 und bei etwa 15 Prozent wurden Mutationen in dem Gen CCDC39 nachgewiesen. Alle Patienten mit Defekten in einem der beiden Gene sowie die kranken Hunde leiden unter den typischen chronischen Entzündungen der Atemwege und mehr als die Hälfte der Patienten haben einen situs inversus.

Ein Screening auf Mutationen dieser beiden Gene könnte künftig die Diagnostik von PCD verbessern. Zusätzlich kann das Erforschen der Proteine zum Verständnis der Zilienbeweglichkeit beitragen.

Patrick Kunkel | idw
Weitere Informationen:
http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.726.html
http://www.nature.com/ng/journal/vaop/ncurrent/full/ng.727.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen
22.02.2018 | Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

nachricht Rettender Ritter in goldener Rüstung
22.02.2018 | Exzellenzcluster Entzündungsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics