title: Untersuchungen zur Pathogenese der Spinocerebellären Ataxien (SCA) mit Fokus auf Ionenkanal-Defekten (SCA13 und SCA19/22) und anderen verursachenden Mechanismen.
title: Studies on the pathogenesis of spinocerebellar ataxias (SCA) with a focus on ion channel defects (SCA13 and SCA19/22) and other causative mechanisms.
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Reis, Marlen Colleen
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2025
Subjects: Medical sciences Medicine
Medizin
Kaliumkanal
Spinocerebelläre Ataxie
Humangenetik
Channelopathie

description: Spinocerebelläre Ataxien (SCAs) sind eine genetisch heterogene Gruppe neurodegenerativer Erkrankungen, die autosomal-dominant vererbt werden. Die typischen Symptome sind eine Ataxie, Augenbewegungsstörungen und Dysarthrie, wobei weitere motorische wie auch kognitive Einschränkungen hinzukommen können. Bei SCAs besteht oft nur eine schwache Genotyp-Phänotyp-Korrelation. Sie können verursacht werden durch Repeatexpansionen, aber auch durch Punktmutationen in den betroffenen Genen. Dabei sind oft kodierende Basen betroffen, jedoch kommt es auch zu Veränderungen von Basen in nicht-codierenden und regulatorischen Elementen. Die Gene und Genprodukte, die betroffen sind, können sehr unterschiedlich sein.
In der vorliegenden Arbeit wurden fünf bisher unbeschriebene Varianten in SCA-assoziierten Genen funktionell untersucht. Diese wurden zuvor in verschiedenen Kol-lektiven von Ataxie- oder Demenzpatienten identifiziert. Darunter fällt eine Spleißakzeptor-Variante im STUB1-Gen, das für die E3-Ubiquitin-Ligase CHIP codiert und mit SCA48 assoziiert ist. Es konnte gezeigt werden, dass es durch die Variante c.524+1G&gt;A zu einer Retention des Introns kommt und zu einem kleinen Anteil auch kryptische Spleißakzeptoren aktiviert werden. Dies führt zu einer Insertion von Aminosäuren bzw. einem Frameshift und einem verfrühten Stopp-Codon. Zusätzlich zu der STUB1-Variante wurde in dem Indexpatienten zwei intermediär verlängerte Repeats im TBP-Gen identifiziert. Repeat-Expansionen in TBP sind mit SCA17 assoziiert. Die digene Vererbung beider Varianten führt vermutlich zu dem ausgeprägten Phänotyp des Indexpatienten sowie dessen Mutter, die beide auch von einem demenziellen Syndrom betroffen sind bzw. waren.
Weitere Varianten wurden in den Genen der spannungsabhängigen Kaliumkanäle Kv3.3 (KCNC3) und Kv4.3 (KCND3) identifiziert. Diese sind zentral für die Reizverarbeitung im Cerebellum. Hier führen pathogene Varianten zu einer Störung der Kanalfunktion und damit zu SCA13 (KCNC3) und SCA19/22 (KCND3). 
In dieser Arbeit wurde zunächst die Variante c.-6C&gt;A untersucht, welche in der Kozak-Sequenz von KCNC3 liegt und damit regulatorische Funktionen beeinträchtigen kann. Durch Expressionsanalysen der Promotorregion wurde eine verstärkte Translation durch die Variante festgestellt. Dieser Mechanismus ist ungewöhnlich für SCA13, da hier sonst nicht-funktionelle Kanäle oder eine veränderte Leitfähigkeit die Ursache sind. Der ausgeprägte Phänotyp des Patienten lässt weitere genetische Faktoren vermuten. Weitere Varianten in KCNC3, die untersucht wurden, führen in Kv3.3 zu den Aminosäureaustaschen p.S591G und p.R625S. Hier konnte durch Untersuchung der Leitfähigkeit der Kanalvarianten mittels patch-clamp Verfahren keine Veränderung durch die Varianten festgestellt werden. Womöglich liegt hier noch eine weitere, unerkannte genetische Ursache der Erkrankung der Patienten zugrunde.
Des Weiteren wurde im Kv4.3-Kanal (KCND3), welcher mit SCA19/22 assoziiert ist, die N-terminale Variante p.D152G identifiziert. Untersuchungen der Kanaleigenschaften haben gezeigt, dass es sich hierbei um eine dominant-negative Variante handelt, die die Funktion von Kv4.3 einschränkt. Aufnahmen mittels Konfokal-Mikroskopie zeigen außerdem eine Beeinträchtigung der Membranlokalisation des Kanals.
Die Fälle, die in dieser Arbeit behandelt wurden, zeigen deutlich, dass eine funktionelle Analyse von unbeschriebenen genetischen Varianten sehr wichtig sein kann für die Diagnose von Ataxie-Patienten. Des Weiteren wurde in mehreren Fällen mehr als eine infrage kommende Variante identifiziert, weshalb digene Effekte auftreten können. Diese Möglichkeit sollte vor allem bei Ataxie-Patienten mit ausgeprägten kognitiven Symptomen wie einer Demenz in den Fokus rücken.