title: Funktionelle Untersuchung der Bedeutung der Mutation G832A des CLCNKA-Promotors bei einer Patientin mit renalem Salzverlust und Taubheit
title: Functional analysis of the significance of the G832A mutation of CLCNKA´s promoter in a patient with renal salt-wasting and deafness
Creators: name: Pelken, Lutz
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: deafness
Medizin, Gesundheit
Bartter-Syndrom
antenatal Bartter syndrome
Nierenkrankheit
Niere
renaler Salzverlust
Innenohrtaubheit
chloride channel
Chloridkanal
Nierenfunktionsstörung
renal salt wasting
promotor mutation
Promotor

description: Für die enormen Transportleistungen
      der Niere bei der Reabsorption von Salz und Wasser, sowie
      auch für die Ausbildung der für die Schallempfindung im
      Innenohr wesentlichen elektrochemischen Gradienten spielen
      unter anderem die ClC-K-Chloridkanäle eine bedeutende Rolle.
      Dies wird unter anderem bei bestimmten Subtypen der
      Salzverlust-Tubulopathien deutlich. Trotz großer
      Fortschritte, die seit Ende der 1990er Jahre bei der
      Aufdeckung der molekulargenetischen Grundlagen dieser
      Erkrankungen gemacht wurden, bleibt auch heute noch bei einem
      nicht unbeträchtlicher Teil der klinisch betroffenen
      Patienten die genetische Grundlage ihrer Erkrankung
      ungeklärt. In der vorliegenden Arbeit wurde für eine dieser
      Patientinnen eine Kombination aus der Deletion des für ClC-Kb
      kodierenden Gens CLCNKB und der Mutation des Promotors des
      für ClC-Ka kodierenden Gens CLCNKA als genetische Grundlage
      ihres klinischen Phänotyps aufgeklärt. Hierzu wurde zunächst
      eine homozygote Mutation eines Teils der bekannten zu
      Salzverlust-Tubulopathien führenden Gene ausgeschlossen. Die
      verbleibenden bekannten Gene CLCNKA und CLCNKB sollten in
      einem zweiten Schritt sequenziert werden. Dies gelang bei
      CLCNKB nicht, da hier eine homozygote Mutation vorlag, was
      durch den Nachweis eines Fusionsfragmentes bewiesen werden
      konnte. Die exonischen Anteile von CLCNKA zeigten zwar keine
      die Aminosäure-Sequenz von ClC-Ka verändernden Mutation, wohl
      aber eine Mutation des Promotors von CLCNKA 832 Basen
      upstream seines ersten Exons. Die funktionelle Bedeutung
      dieser Promotor-Mutation wurde mittels eines Versuches
      nachgewiesen, bei dem ein Biolumineszenz katalysierendes
      Enzym als Markerprotein genutzt wurde, um den
      Expressionslevel eines vom Wildtyp-CLCNKA-Promotors im
      Vergleich zu seiner mutierten Variante kontrollierten Gens
      darzustellen. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass die
      bei der Patientin nachgewiesene Promotor-Mutation zu einer
      bis zu 77,5%-igen Reduktion der Expression des von diesem
      Promotor kontrollierten Gens führt. Dass der gleichzeitige
      Funktionsverlust von ClC-Ka und ClC-Kb zu einem deutlich
      schwereren Phänotyp führt, als der isolierte Verlust eines
      dieser beiden Proteine, wurde in der Vergangenheit mehrfach
      gezeigt. Die vorliegende Arbeit liefert einen Hinweis darauf,
      dass der deutlich mildere Phänotyp bei isoliertem
      Funktionsverlust von ClC-Kb (im Verglich zum funktionellen
      Verlust beider ClC-K-Kanäle) möglicherweise durch eine
      Hochregulation der Expression von ClC-Ka bedingt ist, da
      nicht der vollständige funktionelle Verlust des Zweiteren,
      sondern bereits die bloße Störung der Kontrolle seines
      Expressionslevels, zu einem schweren klinischen Phänotyp
      führt.
description: Hereditary salt-losing
      tubulopathies are rare, but potentially life-threatening
      disorders. A better understanding of the genetic mechanisms
      underlying these diseases can lead to both earlier diagnosis
      of the affected patient and possibly a specific therapy,
      ultimately improving the care of our patients. Bartter´s
      syndrome with sensorineural deafness (BSND) is a particularly
      severe form of these tubulopathies, manifesting antenatally
      with polyhydramnios, subsequent premature labour and
      postnatally with deafness and renal salt wasting resulting in
      failure to thrive or even death. The molecular basis of this
      disorder was uncovered between 2001 and 2008. The chloride
      channels ClC-Ka and -Kb are expressed both in the kidney and
      the inner ear and are essential to renal salt reabsorption
      and the generation of the endochochlear electrochemical
      gradient. Mutations in either both ClC-channels, or their
      common subunit Barttin can lead to BSND. Unfortunately, for a
      significant number of patients with different forms
      hereditary salt-losing tubulopathies, the mechanism behind
      their disease is still unknown. This study presents one such
      patient with a BSND phenotype, lacking the typical genetic
      defects. The study shows that in this patient only one among
      the known genes leading to salt-losing tubulopathies, CLCKNB
      (encoding ClC-Kb), is affected. Since these mutations
      typically lead to a more benign phenotype than the one
      exhibited by this patient, the search for mutations was
      extended to the promoter of CLCNKA, the gene encoding the
      second chloride channel typically affected in BSND patients.
      Alongside several known single nucleotide polymorphisms only
      one previously unknown mutation, dubbed G832A, was found in
      CLCNKA´s promoter This mutation affects a nucleotide sequence
      commonly recognized by certain transcription factors. To
      elucidate the functional relevance of G832A, an established
      in vitro model for promoter-controlled gene expression was
      used in three different kidney cell lines. These experiments
      showed a reduction of up to 77.5% of the expression of genes
      controlled by a promoter with the G832A mutation compared to
      the unaffected wildtype promoter Although one should always
      be careful when translating in vitro findings to phenotypes
      in vivo, these results, combined with the knowledge that this
      patient´s phenotype typically results from mutations in both
      CLCNKA and CLCNKB, strongly hint that G832A contributes
      significantly to this patient´s disorder. Ultimately, this
      study, apart from elucidating the molecular basis of another
      patient´s salt-losing tubulopathy, sheds a little more light
      on the still insufficiently understood field of compensatory
      mechanisms in patients with renal salt-wasting – or deafness.
      The step from the rather benign phenotype of classical
      Bartter´s syndrome (where only CLCNKB is affected) to the
      much more severe antenatal from with sensorineural deafness
      seems to be a short one – only one mutation in CLCNKA´s
      promoter seems to be enough. It might be possible that this
      is due to an insufficient compensatory upregulation of
      CLCNKA, and the experiments elucidating this question should
      be subject of further studies.