Die Rolle von PATJ bei der Pathogenese von Ziliopathien und der Entwicklung von Nierenzysten

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Beschreibung

Die polyzystische Nierenerkrankung (PKD) und verwandte Ziliopathien sind oftmals schwer verlaufende genetische Erkrankungen. In den letzten Jahren wurden einige ursächliche Gene identifiziert und teilweise auch charakterisiert. Trotzdem kann in vielen Fällen von typischer PKD/Ziliopathien keine Mutation in den bekannten Genen nachgewiesen werden. Deswegen ist für die genauere Erforschung dieser Erkrankungen die Identifizierung und pathomechanistische Analyse neuer ursächlicher Gene von großer Bedeutung.Wir haben verschiedenartige biallelische (trunkierende und nicht-trunkierende) Mutationen in dem Gen PATJ in drei nicht miteinander verwandten Familien mit PKD identifiziert. Bislang sind keine Mutationen in PATJ beschrieben. PATJ kodiert für ein PDZ-Adaptorprotein, welches den Crumbs-Komplex an den Tight Junctions (TJ) und primären Zilien stabilisiert. In diesem konservierten Komplex verbindet das Adaptorprotein Pals1 das Transmembranprotein Crumbs und PATJ. Zusammen mit dem PAR/aPKC-Komplex bestimmt der Crumbs-Komplex die apikale Plasmamembrandomäne und reguliert die apikal-basale Polarität und Zilienformierung in epithelialen Zellen. Interessanterweise reicht bereits die Inaktivierung von einem Pals1-Allel, um Nierenzysten in einem Mausmodell zu verursachen. Diese Mäuse zeigen eine Misregulation des Hippo- und TGFbeta-Signalweges, welche beide in der Pathogenese von Nierenzysten involviert sind. PATJ unterstützt die Formierung von Adherens Junctions bzw. TJ und die Stabilität von Myosin-abhängiger Zellkontraktilität in Drosophila und kultivierten Nierentubuluszellen. Darüber hinaus resultiert ein Knockdown bzw. Knockout von PATJ in epithelialen Zellen zu einem Verlust der Lumenbildung in einem 3D-Zystenmodell und verstärktem Zystwachstum, allerdings sind die zugrundeliegenden Pathomechanismen noch nicht hinreichend erforscht.Deswegen ist es das Ziel dieses Projektes, die Rolle von PATJ bei der Pathogenese der polyzystischen Nierenerkrankung bzw. Ziliopathien zu untersuchen. Dazu verwenden wir zunächst ein Zellkultursystem aus Nierentubuluszellen mit PATJ-Knockout, um die Funktion von PATJ bei der Formierung (und Funktion) von TJ und primären Zilien, sowie bei der Signaltransduktion und Tubulogenese zu analysieren. Anschließend werden wir in diesem System PATJ-Proteinvarianten mit den identifizierten Patientenmutationen einbringen und den zellulären Phänotyp und die (Mis)Regulation bestimmter Signalkaskaden charakterisieren. Schließlich werden wir ein PATJ-Knockout Modell in der Maus und im Zebrafisch etablieren, um unsere Ergebnisse in vivo zu verifizieren. Wir hoffen, von diesen Experimenten Aufschluss über die physiologische Funktion von PATJ bei der Tubulogenese und der Misregulation in einer Gruppe von Patienten mit PKD zu erlangen. Die Ergebnisse sollen darüber hinaus zu einem besseren Verständnis der zellulären Mechanismen der Zystenformierung und Ziliopathien beitragen.