BCM_Splicing&SVs

Aufklärung exonischer Splicingmutationen und struktureller Mutationen im Zapfenopsin-Gencluster auf Xq28 als Ursache der Blauzapfenmonochromacy

01.04.2019 bis 31.03.2022

Die Blauzapfenmonochromasie (BCM) ist eine seltene Erbkrankheit, die sich in einer stark reduzierten Sehschärfe, Farbenblindheit, hoher Blendempfindlichkeit und zumeist einem permanent Augenzittern äußert. Diese Symptome entwickeln sich bereit in frühster Kindheit und sind das Ergebnis einer fehlenden Funktion von Rot- und Grünzapfen in der Netzhaut. Die BCM wird X-chromosomal rezessiv vererbt und wird verursacht durch Mutationen im Rot-/Grün-Opsingencluster, welches die beiden Gene OPN1LW und OPN1MW für das Apo-Protein der Photopigmente in den Rot- bzw. Grünzapfen beinhaltet. Es gibt drei Hauptkategorien von BCM-verursachenden Mutationen. Zwei davon, die Exon 3 Splicingmutationen und die strukturellen Mutationen, werden in diesem Projekt in besonderem Detail studiert.
Exon 3 Splicingdefekte werden durch bestimmte Kombinationen relativ häufiger Sequenzvarianten innerhalb von Exon 3 verursacht; bislang wurde aber nur eine kleine Zahl möglicher Variantenkombinationen experimentell untersucht. Wir wollen In diesem Projekt alle 256 möglichen Variantenkombinationen unter Anwendung eines parallelisierten Multiplex-Analyseverfahrens hinsichtlich ihrer Splicingeffizienz und damit auch ihrer möglichen Pathogenität im Zellkulturmodell testen. Die experimentellen Ergebnisse werden mit bioinformatischen Vorhersagen zum Verlust oder zur Entstehung von Bindestellen von Splicingfaktoren in den varianten Exon 3 - Sequenzen korreliert und die besten Übereinstimmungen experimentell durch das selektive Ausschalten der entsprechenden Splicingfaktoren im Zellkulturmodell validiert.
Lediglich etwa ein Dutzend struktureller Mutationen (z.B. Deletionen, Inversionen) im Rot-/Grün-Opsingencluster wurden bislang basengenau kartiert. Die Verfügbarkeit einer sehr großen Kohorte vorselektierter BCM-Patienten erlaubt es uns, in diesem Projekt die genauen Bruchpunkte solcher struktureller Mutationen in einem weitaus umfänglicheren und effizienteren Maß zu bestimmen. Wir erwarten, dass mit dieser Studie die Zahl der basengenau kartierten strukturellen Mutationen mindestens verdreifacht werden kann. Diese Größenordnung erlaubt es uns, bislang ungeklärte Fragen, wie z.B. nach den zugrundeliegenden molekularen Mechanismes, die Festlegung funktionell relevanter Sequenzabschnitte oder die Frage nach der Existenz von besonders häufig involvierten Sequenzabschnitten (hotspots), zu beantworten. Darüber hinaus erlauben uns diese Daten, die Hypothese zu überprüfen, dass in Genclustern mit hoher Kopienzahl strukturelle Mutationen häufiger auftreten.
Wir erwarten, dass die Ergebnisse dieses Projekts die Kenntnis und das Verständnis über die molekularen Mechanismen, die der BCM-Erkrankung verursachen, deutlich verbessern. Zudem erwarten wir praktische Anwendungen, wie z.B. eine vereinfachte und verlässliche Methodik zum Nachweis von weiblichen Genträgern, sowie Ansatzpunkte für die Entwicklung molekularer Therapien zur Behandlung von Exon 3 - Splicingdefekten bei BCM-Patienten.