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 Aromatherapie bei COPD
12.05.2015 | Airnergy AG

nachricht Chronische Wunden können heilen
16.10.2017 | Universitätsklinik der Ruhr-Universität Bochum - Herz- und Diabeteszentrum NRW Bad Oeynhausen

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: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz