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Wissenschaftler identifizieren Gen einer toedlichen Herzkrankheit

12.03.2002 - (idw) Weizmann Institut

Wissenschaftler identifizieren Gen einer toedlichen Herzkrankheit, die in einem Beduinenstamm Israels verbreitet ist

Ein Team aus Forschern des Weizmann Instituta und des Sheba-Krankenhauses in Israel haben ein Gen identifiziert, das die toedliche Herzkrankheit PVT (Polymorphe Ventrikulaere Tachykardie) zur Folge hat. Die Krankheit PVT, die vorwiegend Kinder betrifft, aeussert sich durch schnellen, unregelmaessigen Herzschlag, Ohnmachtsanfaelle sowie in manchen Faellen durch ploetzlichen Tod.

Die Mutation, die in einem Beduinenstamm in Nordisrael gefunden wurde, hatte zuvor den Tod von neun Kindern in diesem Stamm, davon teilweise mehrere Todesfaelle in einer Familie, verursacht. 'Die neuen Erkenntnisse werden voraussichtlich Frueherkennung und Behandlung dieser toedlichen Krankheit verbessern koennen', so meint Dr. Nili Avidan von der Abteilung Molekulargenetik des Weizmann Instituts, 'gleichzeitig tragen sie zu einem besseren Verstaendnis anderer Herzerkrankungen bei. Wir glauben, dass Mutationen auf diesem und anderen, biochemisch verwandten Genen, hinter einer Anzahl von bislang vorwiegend ungeklaerten Herzkrankheiten steckten.'

Das Team fand heraus, dass die Krankheit durch eine Mutation auf dem Gen von Calsequestrin 2 (CASQ2) verursacht wird, welches eine lebenswichtige Rolle bei der Kontraktion und Entspannung der Herzmuskulatur spielt. Die Mutation behindert die Faehigkeit des CASQ2-Proteins, Kalziumionen je nach Bedarf zu binden oder freizusetzen.

Durchgefuehrt wurde die Studie, die im American Journal of Human Genetics veroeffentlicht wurde, von der Doktorandin Hadas Lahat, ihren Betreuern Prof. Michael Eldar, dem Leiter des Herz-Instituts am Sheba-Krankenhaus und Dr. Elon Pras vom Danek-Gartner-Institut fuer Humangenetik am Sheba-Krankenhaus, sowie Dr. Avidan, Dr. Tsviya Olender, Dr. Edna Ben-Asher und Prof. Doron Lancet von der Abteilung Molekulargenetik des Weizmann Instituts.

Die Studie nahm ihren Ausgang, als ein achtjaehriges Maedchen des Stammes nach koerperlicher Anstrengung ohnmaechtig wurde und ins Rambam-Krankenhaus eingeliefert wurde. Zwei ihrer juengeren Brueder litten unter denselben Symptomen, und zwei weitere Geschwister waren zuvor an der Krankheit gestorben. Die AErzte glaubten, dass die Symptome der Kinder auf Tachykardie zurueckgingen, es gelang ihnen jedoch nicht, die genaue Ursache festzustellen. Daraufhin wandte sich die Familie an Prof. Michael Eldar, den Leiter des Herz-Instituts am Sheba-Krankenhaus. Er stellte fest, dass die Kinder an PVT litten. In einem Gespraech mit der Familie erfuhr Eldar, dass auch andere Familien im Dorf eine aehnliche Krankheitsgeschichte vorwiesen.

Die Familie des Maedchens gehoert zu einem Beduinenstamm in Nordisrael, der vermutlich von drei Bruedern abstammt, die sich dort vor ueber 200 Jahren niederliessen. Die Art der Krankheit und die verbreitete Sitte unter Beduinen Familienangehoerige zu heiraten, liessen die Forscher an eine moegliche genetische Ursache denken. Mit der Hypothese, nach der einer der drei Brueder Traeger einer genetischen Mutation gewesen sei, fuhr Frau Lahat vom Danek-Gartner-Institut fuer Humangenetik in das Dorf und untersuchte die Familien. Offenbar war sie auf der richtigen Faehrte, denn in allein sieben Familien hatten dreizehn Kinder PVT, die von nun an entsprechend medikamentoes behandelt wurden. Neun unbehandelte Kinder in diesen Familien waren zuvor an der Krankheit gestorben.

Nun jedoch mussten die Forscher aus 80 moeglichen Genkandidaten das fuer PVT verantwortliche Gen herausfinden. Zu jener Zeit war das Humangenomprojekt bei weitem noch nicht abgeschlossen und es lagen nur Daten ueber rund die Haelfte der in 80 in Frage kommenden Gene vor. Daraufhin wandten sich Lahat und ihr Betreuer, Dr. Elon Pras, mit der Bitte um Hilfe an die Wissenschaftler des Weizmann Instituts.

Am Institut hatten Dr. Olender und Dr. Avidan zunaechst wenig Erfolg, doch als das Humangenomprojekt neue Informationen in immer schnellerer Folge verfuegbar machte, stiessen die Forscher, just als sie die Hoffnung verloren, unerwartet auf ein frisch entschluesseltes Gen, das Calsequestrin 2 (CASQ2). Das CASQ2-Protein war ein aussichtsreicher Kandidat, das es als Reservoir fuer Kalziumionen in Herzmuskelzellen dient. Da es Kalziumionen binden, festhalten und freisetzen kann, koennte das CASQ2-Protein eine Schluesselrolle bei der Kontraktion und Entspannung der Herzmuskulatur spielen. Ein zweiter Hinweis kam aus unerwarteter Quelle. Nur vier Monate zuvor hatte ein anderes Forscherteam herausgefunden, dass eine Mutation auf einem anderen Gen, dem so genannten RYR2, ebenfalls eine Form von PVT verursacht. Darueber hinaus stellte sich heraus, dass RYR2 zur selben Zellbahn gehoert wie CASQ2.

Die Forscher fanden bald heraus, dass die unter PVT leidenden Kinder eine Mutation auf dem CASQ2-Gen hatten, und es gelang ihnen der Nachweis der Fehlfunktionen, die zum Tod der neun Kinder gefuehrt hatten. UEberraschend war, dass die Mutation nur winzig ist - ein Austausch einer einzigen Base, von G zu C, in der Nukleotidsequenz der DNS. Diese Veraenderung fuehrt jedoch dazu, dass der Koerper die Aminosaeure Histidin anstatt Aparaginsaeure produziert, welche die Faehigkeit des CASQ2-Proteins zur Bindung und Freisetzung von Kalziumionen behindert. 'Das Protein ist sehr starke negativ geladen und bindet daher eine grosse Anzahl positiv geladener Kalziumionen, die es freisetzt, wenn es notwendig wird', sagt Avidan. 'Leider ist im mutierten CASQ2-Protein die Negativladung insgesamt geringer, da durch die Vertauschung der einzelnen Base an Stelle der negativ geladenen Asparaginsaeure das positiv geladene Histidin sitzt. Dies beeintraechtigt hoechstwahrscheinlich die Faehigkeit des Proteins, Kalziumionen zu binden und fuehrt zu Herzversagen.'

Weitere Wissenschaftler, die an dieser Studie beteiligt waren, sind Etgar Levy-Nissenbaum und Dr. Boleslaw Goldman vom Danek-Gartner-Institut fuer Humangenetik und Dr. Asad Khoury und Dr. Avraham Lorber vom Rambam-Krankenhaus.

Die am Weizmann Institut durchgefuehrte Studie wurde vom Crown-Humangenomzentrum und vom Fonds der Israel Science Foundation gefoerdert.

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