Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gendefekt löst Diabetes und Degeneration des Nervensystems aus

01.12.2014

Die Stoffwechselstörung Diabetes mellitus und degenerative Erkrankungen des Nervensystems können, unter bestimmten Umständen, ein und dieselbe Ursache haben.

Das fanden Neurowissenschaftler des Hertie-Instituts für klinische Hirnforschung gemeinsam mit Kollegen des Helmholtz Zentrums München im Rahmen eines genetischen Forschungsprojekts heraus. In zwei Familien identifizierten sie einen Gendefekt, der zu einem Mangel eines wichtigen Eiweißes führt. Es ist für die korrekte Faltung von Eiweißen und den Abbau von fehlgefalteten Eiweißen in den Zellen von Bauchspeicheldrüse und Gehirn wichtig.

Ihre Ergebnisse stellen die Forscher in der Fachzeitschrift American Journal of Human Genetics vor. Der seltene Gendefekt soll künftig als wichtiges Modell für die Erforschung gemeinsamer Ursachen von Diabetes und Neurodegeneration dienen.

Wenn in einer Familie gleich mehrere Kinder Erkrankungen entwickeln, die normalerweise erst im höheren Alter auftreten, werden Genetik-Experten hellhörig – vor allem wenn die Eltern blutsverwandt sind. In diesem Fall besteht der Verdacht, dass die Erkrankungen Folge eines Erbleidens sind.

Die Teams um Professor Ludger Schöls vom Hertie-Institut für klinische Hirnforschung der Universität Tübingen und dem Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen und Dr. Holger Prokisch vom Helmholtz Zentrum München und dem Deutschen Zentrum für Diabetesforschung, hatten von einer Familie erfahren, in der drei von vier Kindern unter einem frühbeginnenden Diabetes litten. Alle drei waren zudem seit frühen Jahren schwerhörig. Sie litten auch unter Gangstörungen und hatten Probleme bei zielgerichteten Bewegungen, Ataxie genannt.

Um den verantwortlichen Genfehler zu finden, entschlüsselten die Tübinger und Münchener Forscher das Exom von zwei der drei Geschwister. Das Exom macht zwar nur etwa ein Prozent des menschlichen Erbgutes (Genom) aus, beinhaltet aber die meisten heute identifizierten krankheitsverursachenden Erbgutveränderungen (Mutationen). Beide Geschwister wiesen eine Mutation im DNAJC3-Gen auf.

„Das Gen wurde bereits vorher in Mausmodellen mit Diabetes in Verbindung gebracht, aber niemand wusste, was es beim Menschen verursacht“, berichtet Dr. Prokisch. „Die Entfernung des Gens in sogenannten Knockout-Mäusen führt zum Untergang der Beta-Zellen, die in der Bauchspeicheldrüse Insulin produzieren“, erklärt der Letztautor weiter.

Das DNAJC3-Gen enthält die Information für ein Chaperon-Eiweiß. So bezeichnen Biologen Eiweiße, die neu hergestellten Proteinen bei der Faltung helfen und den Abbau fehlgefalteter Proteine unterstützen. Die Mutation, die die Forscher auch bei dem dritten erkrankten Geschwisterkind entdeckten, führt zum Ausfall des Chaperons DNAJC3. Aufgrund einer sogenannten loss-of-function-Mutation wird nur ein verkürztes und für die Zelle wertloses DNAJC3-Protein gebildet.

„Da das DNAJC3-Protein an der korrekten Faltung einer Vielzahl von Proteinen beteiligt ist, sind die Folgen gravierend“, erläutert Dr. Matthis Synofzik vom Hertie-Institut für klinische Hirnforschung und dem Tübinger Standort des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen. Betroffen waren nicht nur die Insulin produzierende Zellen in der Bauchspeicheldrüse, sondern auch verschiedene Typen von Nervenzellen. Die Kernspintomografie zeigte vor allem eine Rückbildung (Atrophie) des Kleinhirns. Dieses ist unter anderem für die Koordinierung von Bewegungen zuständig.

„Das erklärt die Gangstörungen und die Ataxie“, so Synofzik, Erstautor der Studie. Er nimmt an, dass auch das Großhirn betroffen ist, da die Betroffenen Schwierigkeiten bei Rechenaufgaben hatten. Eine verminderte Nervenleitgeschwindigkeit zeigte, dass nicht nur das zentrale Nervensystem, sondern auch die Nerven an Armen und Beinen Schäden aufwiesen. Alle Betroffenen waren auffallend klein für ihr Alter. Das legt nahe, dass auch Wachstumsstörungen zum Krankheitsbild gehören.

Um herauszufinden, ob es sich um einen Einzelfall handelt, recherchierten die Forscher in der „Diabetes-Patienten-Verlaufsdokumentation“, einer Datenbank mit 226.194 Diabetespatienten in Deutschland. Dort fanden sie 35 Patienten mit einem ähnlichen Krankheitsbild, von denen acht zu einer Gen-Analyse bereit waren. Bei einem wurde ebenfalls ein Defekt im DNAJC3-Gen gefunden. Es handelte sich aber nicht um eine Punktmutation wie in der ersten Familie, sondern um eine Deletion, bei der ganze Abschnitte des Gens verloren gegangen sind. Weitere Recherchen ergaben, dass die Schwester ebenfalls erkrankt war und dieselbe Deletion aufwies. Die Eltern der Geschwister waren Cousin und Cousine ersten Grades, also ebenfalls blutsverwandt.

Warum die Mutation „nur“ in der Bauchspeicheldrüse und im Gehirn zum Zelluntergang führt, ist bisher unklar. Bindegewebszellen der Haut waren unauffällig, obwohl auch hier das DNAJC3-Protein fehlte. Die neu entdeckte Genmutation hat laut Synofzik eine Ähnlichkeit zum Wolfram Sydrom 1, bei dem die Kinder frühzeitig neben einem Diabetes eine Schwerhörigkeit und Sehstörungen entwickeln. Auch hier führt der verantwortliche Gendefekt nach heutigen Erkenntnissen zu einer Störung in der Proteinproduktion. Der Defekt im DNAJC3-Gen soll zukünftig als wichtiges Modell für die Erforschung der gemeinsamen Ursache von Diabetes und Neurodegeneration dienen.

Die zentralen Forschungseinrichtungen, die an der Studie beteiligt waren, sind das Hertie Institut für klinische Hirnforschung an der Universität Tübingen, das Zentrum für Seltene Erkrankungen in Tübingen, das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung an den Standorten Tübingen, München und Miami, das Helmholtz Zentrum München sowie das amerikanische Institute of Human Genetics in Miami.

Gemeinsamen Pressemeldung Hertie-Institut für klinische Hirnforschung und Helmholtz Zentrum München

Originaltitel der Publikation
Synofzik, M. et al. Absence of BiP Co-chaperone DNAJC3 Causes Diabetes Mellitus and Multisystemic Neurodegeneration; American Journal of Human Genetics (2014), http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2014.10.013

Pressekontakte

Silke Jakobi
Leiterin Kommunikation
Hertie-Institut für klinische Hirnforschung (HIH)
Zentrum für Neurologie, Universitätsklinikum Tübingen
Otfried-Müller-Str. 27
72076 Tübingen
Tel. 07071/29-88800
Fax 07071/29-4796
silke.jakobi@medizin.uni-tuebingen.de

Dr. Nadja Becker
Abteilung Kommunikation
Helmholtz Zentrum München
Ingolstädter Landstraße 1
85764 Neuherberg
Tel.: 089-3187-2710
Fax: 089-3187-3324
E-Mail: nadja.becker@helmholtz-muenchen.de

Silke Jakobi | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.hih-tuebingen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neue Methode der Eisenverabreichung
26.04.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Bestrahlung bei Hirntumoren? Eine neue, verlässlichere Einteilung erleichtert die Entscheidung
26.04.2017 | Universitätsklinikum Heidelberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie