Mutations- und Funktionsanalyse von Proteinen aus dem RAS-MAPK-Signalweg, die im Zusammenhang mit den neuro-kardio-fazio-kutanen Syndromen stehen

Abstract

Der RAS-MAPK-Signalweg spielt eine wichtige Rolle bei der Zellproliferation und Zelldifferenzierung. Veränderungen in Genen, die für Proteine dieses Signalwegs kodieren, führen zu unterschiedlichen Krankheitsbildern. Somatische Mutationen sind oft an der Entstehung eines bösartigen Tumors mitbeteiligt, während Keimbahnmutationen zu Erkrankungen aus dem Formenkreis der neuro-kardio-fazio-kutanen (neuro-cardio-facio-cutaneous; NCFC)-Syndrome oder RASopathien führen. Hierzu zählen u. a. das Noonan-Syndrom, das kardio-fazio-kutane (CFC)-Syndrom und das Costello-Syndrom. Bei 70-80% der Betroffenen wird eine Mutation in einem der bekannten kausalen Gene identifiziert, weswegen nach weiteren Krankheitsgenen gesucht wird. Die wiederkehrende Missense-Mutation c.4A>G (p.S2G) im SHOC2-Gen, die mit dem sogenannten Noonan-like syndrome with loose-anagen hair assoziiert ist, wurde kürzlich publiziert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daraufhin 186 mutationsnegative Patienten mit dem klinischen Verdacht auf eine RASopathie auf die SHOC2-Mutation c.4A>G hin untersucht. Es konnten sechs Patienten als Mutationsträger identifiziert werden. Klinisch weisen sie alle ein Noonan-like syndrome with loose-anagen hair auf, das neben typischen Merkmalen des Noonan-Syndroms, wie Kleinwuchs, postnatale Gedeihstörung, Intelligenzminderung, angeborene Herzfehler sowie Hypertelorismus, Ptosis und tief ansetzende, nach hinten rotierte Ohren durch das Auftreten von hellem, schütterem und leicht ausreißbarem Kopfhaar charakterisiert ist. Somit konnte die bekannte Genotyp-Phänotyp-Korrelation untermauert werden. Bei einigen Patienten des zur Verfügung stehenden Patientenkollektivs wurden außerdem ausgewählte Exons von zwei neuen, mit dem RAS-Signalweg assoziierten Kandidatengenen, GNAI2 und ERBB4, mittels PCR und Sequenzierung auf mögliche Mutationen hin untersucht. Hierbei konnte jedoch keine krankheitsverursachende Veränderung festgestellt werden. Neben dem Mutationsscreening sollten die molekularbiologischen Auswirkungen der bei einer Patientin mit Costello-Syndrom neu gefundenen HRAS-Mutation c.187_207dup (p.E63_D69dup) charakterisiert werden. Hierbei zeigte sich, dass das HRASE63_D69dup-Protein vermehrt im aktiven Zustand vorliegt, woraus eine ebenfalls vermehrte Interaktion mit den HRAS-Effektoren RAF1, RALGDS und PLCε resultierte. Interessanterweise konnte festgestellt werden, dass die Bindung der HRAS-Mutante an einen anderen Effektor, der katalytischen Untereinheit der PI3-Kinase (PI3KCA), beeinträchtigt war. Bei der Analyse der Auswirkungen auf die Aktivierung HRAS-abhängiger Signalwege konnte eine verstärkte Phosphorylierung der MAP-Kinasen MEK1/2 sowie ERK1/2 identifiziert werden, jedoch nicht von AKT (Proteinkinase B alpha), was wahrscheinlich durch die verminderte Interaktion zwischen HRASE63_D69 und PI3KCA, die upstream von AKT liegt, erklärt werden kann. Eine Form der hereditären Gingivahypertrophie (HGF), die auch bei einigen Patienten mit Costello-Syndrom vorkommt, wird ebenfalls durch eine genetische Veränderung im RAS-MAPK-Signalweg hervorgerufen. Bei mehreren Betroffenen aus einer Familie mit HGF wurde eine Mutation in SOS1, das für einen Guaninnukleotidaustauschfaktor von RAS kodiert, beschrieben [c.3248dupC (p.R1084Kfs*22)]. Auch bei Patienten mit einer Duplikation im Bereich des MAP2K6-Gens, das für die MAP Kinase-Kinase 6 (MKK6) kodiert, wurde von einer Gingivahyperplasie berichtet. Da bei den beschriebenen genetischen Veränderungen von einem Funktionsgewinn des entsprechenden Proteins auszugehen ist, sollte in dieser Arbeit analysiert werden, ob es einen direkten Signalweg von SOS1 über HRAS (bei Patienten mit Costello-Syndrom mutiert) zur MAP-Kinase MKK6 gibt, der möglicherweise an der Pathogenese der HGF beteiligt ist. Die hier durchgeführten Untersuchungen erbrachten jedoch keinen Hinweis auf einen direkten Signalweg von SOS1 zur MAP-Kinase MKK6. Eine Rolle dieser Signalproteine bei der Pathogenese der Gingivhypertrophie ist dennoch möglich, da sie regulierend auf die Bildung von Komponenten der ECM wirken.