Struktur-Funktionsbeziehungen bei Apolipoproteinen : genetische Varianten am Apolipoprotein B-Lokus als Ursache atherogener Hypercholesterinämien

Das Apolipoprotein (Apo) B­100 ist der wesentliche Proteinbestandteil der Low Density Li­ poproteine (LDL). Es spielt als Ligand bei der rezeptorvermittelten Aufnahme der LDL aus dem zirkulierenden Blut in die Leber und 
Das Apolipoprotein (Apo) B­100 ist der wesentliche Proteinbestandteil der Low Density Li­ poproteine (LDL). Es spielt als Ligand bei der rezeptorvermittelten Aufnahme der LDL aus dem zirkulierenden Blut in die Leber und andere periphere Gewebe eine wichtige Rolle. Erhöhte Plasmakonzentrationen der LDL gelten als unabhängiger Risikofaktor in der Genese der Koronaren Herzkrankheit (KHK). Eine gestörte Interaktion des LDL­Rezeptors mit seinem Liganden Apo B­100 vermindert die Endozytose der im Blut befindlichen LDL und kann damit eine primäre Hyperlipoproteinämie (HLP) des Typ IIa verursachen. Die Rezeptorbindungsregion des Apo B­100, dessen Primärstruktur 4536 Aminosäuren um­ fasst, ist im carboxyterminalen Bereich des Moleküls lokalisiert. Im Gegensatz zu einer Viel­ zahl bekannter LDL­Rezeptormutationen wurden lediglich drei Mutationen am Apo B­100 bekannt, die als Auslöser der Typ IIa HLP in Frage kommen. Diese werden in der Literatur als Familiär Defektes Apo B­100 (FDB) beschrieben. Bei allen drei FDB­Varianten (FDB 3500Q , FDB 3500W , FDB 3531C ) liegen Punktmutationen innerhalb des Exons 26 des Apo B­100 Gens vor. In der hier vorliegenden Arbeit wurde versucht, weitere, bisher unbekannte Punktmutationen am Apo B­100, die als Ursache bindungsdefekter LDL in Frage kommen, zu finden und zu charakterisieren. Die zunächst durchgeführte Sequenzierung der genomischen DNA einer Pa­ tientin mit bindungsdefekten LDL, die negativ für FDB war, zeigte keine Abweichungen von der Wildtyp­DNA­Sequenz im Bereich der Rezeptorbindungsregion. Es wurde daraufhin eine genetische Screening­Strategie für bindungsdefekte Apo B­100 entwickelt, die für die Analyse größerer Probenmengen geeignet erschien. Hierzu wurden zunächst parallel zwei Verfahren, der single­strand conformation polymorphism (SSCP) und die Temperatur Gradienten Gel E­ lektrophorese (TGGE) getestet. Letztere erwies sich als geeignete Methode. Ein Kollektiv von 297 Typ IIa HLP­Patienten, deren LDL­Cholesterin > 1,55 g/L und Trigly­ zerid­Konzentrationen <2,0 g/l waren, wurde zusammengestellt. Die Blutproben stammten von nicht miteinander verwandten, im Rhein/Main­Gebiet ansässigen Personen kaukasischer Abstammung. Ein DNA Bereich von 2,8 Kilobasenpaaren korrespondierend zu den Aminosäureresten 3131­ 3837 und 4269­4498 des Apo B­100 wurde in einzelnen Abschnitten amplifiziert und mit He­ teroduplex­TGGE analysiert. Es wurden neun Substitutionen identifiziert. Diese waren: FDB 3500Q , FDB 3500W , L3350L, Q3405E, R3611Q, I4287V, N4311S, A4454T, und T4457M. Bei 21 Personen (7,1%) wurde FDB 3500Q nachgewiesen. Dies entspricht nach Extrapolation auf die Gesamtbevölkerung einer Mutationshäufigkeit von 1,4% in unserer Region. Es konnte festgestellt werden, dass bei allen Merkmalsträgern die R3500Q Mutation mit einem einheitli­ chen Haplotypen kosegregiert, so dass eine stammesgeschichtliche Verwandtschaft der Muta­ tionsträger belegt ist. FDB 3500W wurde bei zwei HLP­Patienten diagnostiziert. Dies war insofern überraschend, da diese Mutation zuvor lediglich bei einer Person kaukasischer Abstammung in Großbritannien gefunden worden war. Beide R3500W Mutationen waren mit unterschiedlichen, bisher unbe­ kannten Haplotypen assoziiert. LDL der beiden heterozygoten Merkmalsträger für FDB 3500W zeigten in einem an normalen humanen Fibroblasten durchgeführten Bindungsassay eine deut­ lich verminderte Rezeptorbindungsaffinität, jedoch lag diese etwas höher als die der LDL ei­ ner FDB 3500Q heterozygoten Person. Es ist daher anzunehmen, dass der Austausch eines Argi­ nins durch Tryptophan an Position 3500 einen geringeren Bindungsverlust der LDL bewirkt als der Austausch von Arginin zu Glutamin. Zwei der in der TGGE identifizierten Punktmutationen stellten bekannte Apo B­100 Poly­ morphismen (MspI 3611 und N4311S) dar, eine weitere stille Mutation an Kodon L3350L wur­ de bei drei Personen festgestellt. Daneben fand sich ein Merkmalsträger mit einer Punktmuta­ tion an Kodon 4457 (T4457M). Zwei zuvor beschriebene Substitutionen, Q3405E und A4454T, traten mit einer Prävalenz von 1,3%, bzw. 6,4% im untersuchten Kollektiv auf. LDL eines heterozygoten Merkmalträgers für Q3405E hatten normale Bindungsaffinität an LDL­ Rezeptoren, zeigten jedoch eine signifikant erniedrigte Internalisation und Degradation im in vitro­Bindungstest. Schliesslich wurde eine bisher unbekannte Mutation des Apo B­100 am Aminosäurerest I4287V, die mit einer Allelfrequenz von 1% im untersuchten Kollektiv auf­ trat, funktionell überprüft. Dabei zeigte sich sowohl im Fibroblasten Bindungsassay als auch in einem zweiten in vitro­Testverfahren, dem U­937 Zellen Wachstumsassay keine Assoziati­ on der I4287V Mutation mit bindungsdefekten LDL in der Familie einer heterozygoten Merkmalsträgerin. Eine funktionelle Relevanz dieses Aminosäureaustausches ist daher un­ wahrscheinlich. An einem Tryptophanrest an Position 4369 des Apo B­100, der bei der Formation der dreidi­ mensionalen Struktur des Proteins mit Arginin 3500 interagiert, wurden Nukleotidveränderun­ gen zunächst durch gezielte Mutagenese des Kodon 4369 erzeugt, um sicherzustellen, dass diese Mutationen durch TGGE nachweisbar sind. Nachfolgend wurde bei den Typ IIa HLP­ Patienten nach Mutationen an dieser Position gesucht. Es konnte festgestellt werden, dass im untersuchten Kollektiv keine Punktmutationen am Aminosäurerest 4369 existierten. Die Vermutung, dass weitere klinisch relevante Apo B­100 Mutationen mit einem dem FDB konformen Merkmalsbild bei Typ IIa HLP­Patienten vorhanden sind, konnte nicht bestätigt werden. Andererseits wurde eine überraschend hohe Prävalenz (1:72) des FDB 3500Q im Rhein/Main Gebiet festgestellt. Aufgrund der gemeinsamen Abstammung aller Merkmalsträ­ ger und der hohen Mutationsfrequenz in dieser Region ist es denkbar, dass sich die vermutlich vor ca. 6000 Jahren datierte Founder­Mutation in diesem Teil Deutschlands ereignete. Da es offensichtlich auch, zwar seltener auftretende, Fälle des FDB 3500W in der hier untersuch­ ten Region gibt, sind Analyse­Methoden, wie etwa die TGGE, die sich als ein hochsensibles Nachweisverfahren multipler Punktmutationen erwies, bei der differentialdiagnostischen Ab­ klärung von Fettstoffwechselstörungen solchen Methoden vorzuziehen, die nur auf die Substi­ tution FDB 3500Q testen.
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Metadaten
Author:Eva Fisher
URN:urn:nbn:de:hebis:30-0000001568
Referee:Anna Starzinski-Powitz
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2003/04/16
Year of first Publication:2000
Publishing Institution:Univ.-Bibliothek Frankfurt am Main
Granting Institution:Johann Wolfgang Goethe-Univ.
Date of final exam:2000/11/02
Release Date:2003/04/16
SWD-Keyword:Hypercholesterinämie; Struktur-Aktivitäts-Beziehung Apolipoprotein B
HeBIS PPN:099042010
Institutes:Biowissenschaften
Dewey Decimal Classification:610 Medizin und Gesundheit
Sammlungen:Universitätspublikationen
Licence (German):License Logo Veröffentlichungsvertrag für Publikationen

$Rev: 11761 $