Molekulare Charakterisierung von TUBB4-Mutationen

Kürzlich identifizierten wir Mutationen im Beta-Tubulin 4 (TUBB4 oder TUBB4A)-Gen als Ursache der DYT4-Dystonie. Die DYT4-Dystonie ist durch eine prominente Flüster-Dysphonie und generalisierte Dystonie gekennzeichnet. Die Entdeckung von Mutationen in einem Tubulin-Gen bei einer Form der Dystonie impliziert einen neuen pathophysiologischen Mechanismus bei den Dystonien, d. h. eine Störung des Zytoskeletts, was weitere funktionelle Untersuchungen nahelegt. Im vorliegenden Antrag planen wir das Spektrum und die funktionellen Konsequenzen von TUBB4-Mutationen mit den folgenden drei Zielen aufzuklären: (1) Um das Spektrum durch TUBB4-Mutationen verursachter dystoner Phänotypen zu bestimmen, sequenzieren wir alle kodierenden Exons bei ~2000 Patienten mit unterschiedlichen Formen von Dystonie/dystonen Syndromen. (2) Um die Auswirkungen von bekannten und neuen TUBB4-Mutationen auf molekularer Ebene zu identifizieren, analysieren wir mRNA-Spiegel, Proteinstabilität und subzelluläre Lokalisation bei den drei bekannten und bis zu zwei neuidentifizierten Mutanten und Wildtyp-TUBB4. Hierzu bedienen wir uns hauptsächlich eines biologisch relevanten Zellmodells, d. h. Neuronen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) von unseren Mutationsträgern generiert wurden, sowie TALEN-korrigierter isogener Kontrollzelllinien. (3). Um neuronale Morphologie und axonalen Transport in iPS-Neuronen zu untersuchen, analysieren wir mitochondrialen Transport und Neuritenwachstum und testen die Eignung eines Tubulin-stabilisierenden Agens zur Aufhebung der TUBB4-bedingten neuronalen Dysfunktion.