Genetische Untersuchungen zur α-Synuklein-Expression

Abstract

Das SNCA-Gen bzw. sein Genprodukt aSYN wurden auf mehreren verschiedenen Ebenen mit dem IPS, der MSA und der DLB in Verbindung gebracht. Sie definieren die Erkrankungsgruppe der Synukleinopathien. Für die Pathogenese dieser Erkrankungen scheint besonders die Gendosis entscheidend zu sein. Dies gilt insbesondere für die häufigste Erkrankung unter den Synukleinopathien, dem sporadisch auftretenden IPS. Folglich erscheint die Untersuchung der Genexpression wichtig, um die Ursache dieser Erkrankungen besser zu verstehen und daraus zukünftig kausale Therapien ableiten zu können. Ein wesentlicher Vorgang der Genexpression ist die Transkription, die durch die Bindung von TF an den Promotorbereich initiiert wird. Doch gerade zu diesem Vorgang existieren bislang nur wenige Studien, die zudem alle an speziellen Zellsystemen und nicht an menschlichen Hirnzellen durchgeführt wurden. Diese Arbeit sollte daher die Transkription genauer charakterisieren und untersuchen, inwieweit sich die bisherigen Erkenntnisse auf menschliche Hirnzellen übertragen lassen. Dabei wurden in einem ersten Schritt durch den Einsatz von Western Blots und IP die potentiellen TF C/EBPβ, GATA2 und ZSCAN21 durch klassische Proteinnachweisverfahren in menschlichen Hirnzellen verschiedener Regionen nachgewiesen. Daraus leitete sich ab, dass diese TF tatsächlich an der Genregulation in vielen verschiedenen Hirnzellen beteiligt sein dürften. In einem zweiten Schritt war es dann nötig, den komplexen Promotorbereich von SNCA besser zu charakterisieren. Dies gelang durch den Einsatz eines bioinformatischen Programms, mit dessen Hilfe auch potentielle Bindungsstellen für die drei untersuchten TF identifiziert werden konnten. Anschließend konnten diese potentiellen Bindungsstellen durch den Einsatz von ChIP Assays auf ihre funktionelle Relevanz untersucht werden. Die für GATA2 und ZSCAN21 identifizierten Bindungsstellen wurden dann mittels EMSAs genauer charakterisiert. Aus diesen Ergebnissen lässt sich ableiten, dass GATA2 und ZSCAN21 tatsächlich die Genexpression von SNCA in menschlichen Hirnzellen verschiedenster Areale regulieren, auch wenn für GATA2 eine andere Bindungsstelle als bisher angenommen identifiziert wurde. Außerdem kann aus den Ergebnissen der ChIP Assays geschlossen werden, dass C/EBPβ nicht als direkter TF für SNCA fungiert. C/EBPβ könnte über eine Protein-Protein-Interaktion mit GATA2 eine Enhancer-Funktion inne haben und auf diese Weise auf die Genexpression einwirken. Durch die Identifikation von GATA2 und ZSCAN21 als TF für SNCA sowie deren Bindungsstellen im Promotorbereich konnte durch diese Arbeit weiteres geleistet werden: Das Screening nach SNPs in den identifizierten TF-Bindungsstellen bei Patienten, die an einem IPS leiden, lieferte wichtige Erkenntnisse für die Beantwortung der Frage, über welchen Mechanismus SNPs, die mit einem erhöhten Risiko einhergehen, an einem IPS zu erkranken, das Erkrankungsrisiko modulieren. Es wird angenommen, dass diese SNPs die Genexpression erhöhen. Da durch den Einsatz von Schmelzkurvenanalysen und der anschließenden Sequenzierung von DNA-Proben mit auffälligen Schmelzkurven keine SNPs in diesen Bereichen nachgewiesen werden konnten und auch die Suche nach annotierten SNPs für diese Bereiche keine hinreichenden Erkenntnisse lieferte, muss davon ausgegangen werden, dass diese SNPs die Genexpression nicht über eine Veränderung der TF-Bindungsstellen regulieren. Vielmehr kommen weitere Mechanismen in Betracht. Zukünftig muss die Genexpression von SNCA noch besser verstanden werden. Es gilt, weitere regulatorische Elemente zu identifizieren und bisher bekannte besser zu charakterisieren. Wie aus dieser Arbeit ersichtlich wurde, müssen alle künftigen Ergebnisse auch in menschlichen Hirnzellen verifiziert werden. Gelingt dies und wird zusätzlich die physiologische Rolle von aSYN besser verstanden, so bestünde erstmals die Möglichkeit, über Medikamente, die gegen die identifizierten TF von SNCA gerichtet sind, die Genexpression zu verringern und eine kausale Therapie für die Synukleinopathien zu etablieren.