title: Genetic causes of long QT syndrome
title: Genetische Ursachen des Langen-QT-Syndroms
Creators: name: Limberg, Maren
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Natriumkanal
KvLQT1
SCN5A
Long QT syndrome
Kaliumkanal
Genetik
LQT-Syndrom
Biowissenschaften, Biologie
Kir2.1
Arrhythmie
hERG

description: Long QT syndrome is characterized
      by prolongation of the QT interval on electrocardiogram.
      Early after depolarisations may develop to torsade de pointes
      degenerating into ventricular fibrillation and cause sudden
      cardiac death. In the present study Marburg patients were
      screened for mutations in 14 ion channel genes by PCR-based
      SSCP-analysis. One heterozygote mutation in hERG potassium
      channel, one heterozygote mutation in KvLQT1 potassium
      channel as well as one polymorphism in the Nav1.5 sodium
      channel, that is associated with longer QTc interval, were
      identified. The functional characterization of the H1153Y
      channel in Xenopus oocytes showed a minimal loss of channel
      function and no dominant negative effect on wildtype channel.
      However, mutant hERG channel subunits indicated normal
      trafficking to the plasma membrane in oocytes and mammalien
      cells. The functional characterization of the G269S channel
      in Xenopus oocytes represented a 60 % current reduction when
      expressed alone and no dominant negative effect could be
      observed when co-expressed with wildtype channel. Also the
      mutant channel shows an assembly defect with the ß-subunit
      minK. The common H558R polymorphism in the sodium channel
      SCN5A gene is associated with the QTc length. It is not
      possible to disentangle the effect of the H558R polymorphism
      from that of the 1141-3 C&gt;A SNP because of their tight LD.
      This latter SNP is located in the acceptor splice site in
      intron 9 and might affect the splicing. The splicing of the
      C&gt;A sequence variation was analysed using a modified
      version of the EBD minigene construct. The results clearly
      indicate that the sequence change will not interfere with the
      splicing. The H558R polymorphism had significantly larger
      peak current amplitudes than wt-hH1. However, no difference
      in Na+ channel activation, inactivation, recovery of
      inactivation and levels of persistant sodium current had been
      observed between the wt and H558R clones. Also in the present
      study a novel long QT form is characterized functionally.
      Andersen syndrome is a rare genetic multisystem disorder
      characterized by periodic paralysis, a cardiac phenotype and
      dysmorphic features. The N318S and W322C mutation clinically
      manifested only with a cardiac phenotype and without the
      dysmorphic features and periodic paralysis typical for AS.
      These results were correlated with the clinical phenotype.
      These two mutations were the farthest C-terminal mutations
      reported in Kir2.1 and the aminoacid Trp322 is well conserved
      among Kir family members. According to the crystal structure
      of Kir2.1 the localization of these two mutations was very
      uncommon. Both mutations represented no dominant negative
      effect and only a 20 % to 25 % current reduction when
      coexpressed with wild type. The minimal loss of channel
      function resulted from a deficient trafficking in case of
      W322C and a defect in gating for N318S. W322C displayed a
      perinuclear staining pattern residing in relatively large
      vesicular structures. Furthermore the mutations exhibited no
      dominante negative effects on Kir2.2 and Kir2.3 channels. The
      findings support the notion, that a novel LQTS form is
      described and as such we propose, that these clinical and
      electrophysiological manifestations should be considered as a
      subtype of LQTS7.
description: Das Lange-QT-Syndrom ist
      charakterisiert durch ein längeres QT-Intervall im
      Elektrokardiogramm. Frühe Nachdepolarisationen können zu
      lebensbedrohlichen torsade de pointes Tachykardien führen,
      die in Synkopen resultieren oder in Kammerflimmern übergehen
      und das Risiko für den plötzlichen Herztod drastisch erhöhen.
      In dieser Arbeit wurde bei Marburger Patienten mit Hilfe der
      PCR-basierten SSCP-Analyse nach Mutationen in 14
      verschiedenen Genen gesucht. Es ist gelungen, eine
      heterozygote Mutation im hERG-Kanal sowie eine weitere im
      KvLQT1-Kanal und einen mit der QTc-Zeit assoziierten
      homozygoten Polymorphismus im Nav1.5-Kanal zu identifizieren.
      Die funktionelle Charakterisierung der H1153Y-Kanalvariante
      in Xenopus Oozyten zeigte einen Funktionsverlust und keinen
      dominant negativen Effekt auf Wildtyp-Kanäle. Die
      Leitfähigkeits-Spannungs-Beziehung ist unverändert. Der
      Transport an die Zellmembran ist weder in Xenopus Oozyten
      noch in Säugerzellen gestört. Die funktionelle
      Charakterisierung der G269S-Kanalvariante zeigte in Xenopus
      Oozyten einen 60 % Funktionsverlust, ohne einen dominant
      negativen Effekt auf die Wildtyp-Kanäle zu haben. Zudem ist
      die Assemblierung mit der ß-Untereinheit minK gestört. Der
      H558R-Polymorphismus im Natriumkanal Nav1.5 ist mit einer
      Verlängerung der QTc-Zeit assoziiert. Zusammen mit dem
      H558R-Polymorphismus konnte der IVS9-3-C&gt;A-Polymorphismus
      in der Akzeptor-Spleißstelle identifiziert werden. Die
      Untersuchung von 400 Kontrollpersonen zeigte, dass beide
      Polymorphismen gekoppelt vorliegen. Das Spleißing des
      IVS9-3-Polymorphismus wurde mittels eines
      α-Globin-Fibronektin-EBD-Minigen-Systems analysiert. Ein
      fehlerhaftes Spleißing konnte ausgeschlossen werden. Die
      funktionelle Charakterisierung in Xenopus Oozyten im
      hH1-Hintergrund zeigte im Vergleich mit dem Wildtyp-Kanal
      eine um 25 % erhöhte Stromamplitude. Die
      Spannungsabhängigkeit der Aktivierung und der Inaktivierung,
      die Erholung von der Inaktivierung sowie die späten
      Natriumströme sind verändert. Zudem konnte in dieser Arbeit
      erstmals eine neue Form des Andersen-Syndroms funktionell
      charakterisiert werden. Das Andersen-Syndrom als eine
      Multisystemerkrankung ist charakterisiert durch periodische
      Paralyse, einen kardialen Phänotyp und verschiedene
      Dysmorphologien. Die Träger der Mutationen N318S und W322C im
      Kir2.1-Kaliumkanal zeigen ausschließlich einen kardialen
      Phänotyp. Die für das Andersen-Syndrom typischen
      Dysmorphologien und die periodische Paralyse sind in den
      beiden untersuchten Patienten nicht vorhanden. In dieser
      Arbeit ist es gelungen, den neuen klinischen Phänotyp mit den
      funktionellen Eigenschaften der mutierten Kanäle zu
      begründen. Die Mutationen sind die bisher am weitesten
      C-terminal beschriebenen Mutationen und zeigen eine
      ungewöhnliche Lokalisation im humanen Kir2.1-Kanal. Anders
      als alle bisher beschriebenen Andersen-Mutationen zeigen die
      mutierten Kanäle keinen absoluten Funktionsverlust und keinen
      dominant negativen Effekt auf Untereinheiten des
      Wildtyp-Kanals. Im Homomer ist die N318S-Kanalvariante nicht
      vom Wildtyp zu unterscheiden, die W322C-Kanalvariante zeigt
      einen 60 % Funktionsverlust. Der Funktionsverlust basiert bei
      dem W322C-Kanal auf einem defizienten Transport an die
      Plasmamembran. Dieses konnte mittels eines
      Chemielumineszenz-Versuches in Xenopus leavis Oozyten und
      Fluoreszenzmikroskopie in Säugerzellen nachgewiesen werden.
      Durch Immunozytochemie konnte gezeigt werden, dass der Kanal
      perinuklear in den späten Endosomen lokalisiert ist und
      wahrscheinlich degradiert wird. Bei beiden Patienten liegen
      die Mutationen heterozygot vor. Die funktionellen
      Eigenschaften der mutierten Kanäle sind unter diesen
      heterozygoten Bedingungen identisch. Beide Kanalvarianten
      zeigen zusammen mit den WT-Untereinheiten nur einen 20-25 %
      Funktionsverlust und damit keinen dominant negativen Effekt.
      Zudem zeigen sie keinen dominant negativen Effekt auf die
      Kanäle der Kir-Familie Kir2.2 und Kir2.3. Diese
      ungewöhnlichen elektrophysiologischen Eigenschaften der
      mutierten Kanäle könnten den ausschließlich kardialen
      Phänotyp der Patienten erklären. Eine Einordnung des
      beschriebenen Krankheitsbildes als Unterform des LQT7 wird
      angestrebt.