Studie an Würmern liefert Hinweise zu seltener Erbkrankheit

Forscher am Conway Institute of Biomolecular and Biomedical Research des University College Dublin (UCD), Irland, haben Einzelheiten über ein Gen herausgefunden, das an der Entstehung des Joubert-Syndroms beteiligt ist, einer erblich bedingten Hirnstammerkrankung. Das Forscher...

Forscher am Conway Institute of Biomolecular and Biomedical Research des University College Dublin (UCD), Irland, haben Einzelheiten über ein Gen herausgefunden, das an der Entstehung des Joubert-Syndroms beteiligt ist, einer erblich bedingten Hirnstammerkrankung. Das Forscherteam hofft, dass die in der Fachzeitschrift Journal of Cell Biology veröffentlichten Ergebnisse zum besseren Verständnis verschiedener Erkrankungen des Kleinhirns beitragen.

Das Joubert-Syndrom ist eine seltene Erbkrankheit des Kleinhirnwurms (cerebellar vermis), eines Gehirnareals, das für Muskelkoordination, Gleichgewicht und Motorik zuständig ist. Charakteristisch für das Joubert-Syndrom ist eine Entwicklungsstörung von Kleinhirn und Hirnstamm, was sich hauptsächlich in einer Muskelschwäche äußert. Weitere Symptome sind Leber-, Nieren- und Netzhauterkrankungen (Erblindung), leichte bis mittelschwere kognitive Behinderungen, Knochenfehlbildungen wie Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalte sowie zusätzliche Finger oder Zehen.

Eines der mit JSRD (Joubert-Syndrom und verwandte Erkrankungen) assoziierten Gene ist Arl13b. Es kodiert für ein Protein, das an der Entwicklung und möglicherweise auch der Funktion von Zilien beteiligt ist. Zilien sind haarähnliche Zytoplasmafortsätze (Flimmerhärchen) auf der Oberfläche von Zellen.

In Experimenten an Zilien des winzigen Wurms Caenorhabditis elegans versuchte das Team der Universität Dublin gemeinsam mit Forschern der Universität Tokio, Japan, den Zusammenhang zwischen Arl13b und Zilien zu klären.

Wie sich herausstellte, docken Arl13b-Proteine mittels sogenannter Lipidanker an die Zilienmembran an. Zudem wurde nachgewiesen, dass eine gestörte Umsetzung des Arl13b-Proteins in den Würmern nicht nur eine Deformierung der Zilienmembran bewirkt, sondern auch die richtige Verteilung anderer Proteine in der Zilienmembran verhindert.

Offenbar ist das Arl13b-Protein für die ordnungsgemäße Funktionsweise eines Proteintransportsystems in den Zilien zuständig. Das Forscherteam stellte für Arl13b jetzt eine neue Arbeitshypothese auf, derzufolge es wichtige Eigenschaften der Zilienmembran reguliert, beispielsweise ihre Form und die Verteilung von Transmembranproteinen.

Von den auf fast allen menschlichen Zellen befindlichen Zilien glaubten die Wissenschaftler noch bis vor 20 Jahren, dass es sich um redundante Strukturen ohne wirkliche Funktion handele. Inzwischen geht man aber von einem wesentlichen Einfluss der Zilien auf motorische und sensorische Funktionen sowie auf Signalwege aus.

Strukturelle Defekte der Zilien werden zunehmend als Ursache für viele Erkrankungen und Syndrome (Ziliopathien) gesehen, u.a. polyzystische Niere und Leber, Netzhautdegeneration, Knochenfehlbildungen, Hydrozephalus (Wasserkopf), geistige Behinderungen, Fettleibigkeit, Diabetes und Krebs.

Zu den Ergebnissen der Studie äußerte sich Dr. Oliver Blacque vom Conway Institute of Biomolecular and Biomedical Research des UCD folgendermaßen: "Dass Arl13b Einfluss auf die Entwicklung von Zilienmembranen und die Struktur und Funktionsweise von Zilien sowohl in Würmern als auch in Säugetieren hat, zeigt die bemerkenswerte evolutionäre Konservierung der Funktion dieses kleinen G-Proteins.

Im Zusammenhang mit dem Joubert-Syndrom könnten diese Ergebnisse dazu beitragen, die Mechanismen der Erkrankung besser zu verstehen und unsere Arbeitshypothese weiterzuentwickeln, um weiteren Forschungen über JSRD und vielleicht auch anderen Ziliopathien Raum zu geben."

Länder

Irland, Japan