Authors:	Endele, Sabine
Title:	Molekulare Untersuchung des Wolf-Hirschhorn-Syndroms
Online publication date:	1-Jan-2002
Year of first publication:	2002
Language:	german
Abstract:	Das Wolf-Hirschhorn-Syndrom (WHS) ist ein komplexes und variables Fehlbildungs- Retardierungssyndrom, das durch Deletion in der distalen Chromosomenregion 4p16.3 hervorgerufen wird und dessen Ätiologie und Pathogenese bisher weitgehend unverstanden sind. Die Zielsetzung in der vorliegenden Arbeit bestand in der Identifizierung und vorläufigen Charakterisierung neuer Gene, die an der Entstehung des Syndroms beteiligt sein könnten. Die Wolf-Hirschhorn-Syndrom-kritische Region (WHSCR) konnte zu Beginn der vorliegenden Arbeit auf einen ca. 2 Mb großen Bereich zwischen den Markern D4S43 und D4S142 eingegrenzt werden. Für die Identifizierung neuer Gene wurden zunächst drei größere genomische Cosmid-/PAC-Contigs (I-III) im Bereich der Marker D4S114 bis D4S142 erstellt und mittels Exonamplifikation auf transkribierte Bereiche (Exons) untersucht. Es konnten insgesamt 67 putative 'Exons' isoliert werden, von denen einige bereits bekannten Genen (ZNF141, PDEB, MYL5, GAK, DAGK4 und FGFR3) entsprechen. Zwei dieser Gene konnten im Rahmen dieser Arbeit erstmals (DAGK4) bzw. genauer (GAK) in die distale Region 4p16.3 kartiert werden. Die restlichen Exons können aufgrund von Homologievergleichen und/oder EST-cDNA-Homologien vermutlich neuen Genen oder auch Pseudogenen (z. B. YWEE1hu) zugeordnet werden. Durch die im Verlaufe der vorliegenden Arbeit publizierte weitere Eingrenzung der WHSCR auf einen 165 Kb-großen Bereich proximal des FGFR3-Gens konzentrierten sich weitere Untersuchungen auf die detaillierte Analyse der WHSCR zwischen dem Marker D4S43 und FGFR3. Mit Hilfe von Exonamplifikation bzw. computergestützter Auswertung vorliegender Sequenzdaten aus diesem Bereich ('GRAIL', 'GENSCAN' und Homologievergleiche in den EST-Datenbanken des NCBI) konnten mehrere neue Gene identifiziert werden. In distaler-proximaler Reihenfolge handelt es sich dabei um die Gene LETM1, 51, 43, 45, 57 und POL4P. LETM1 kodiert für ein putatives Transmembran-Protein mit einem Leucin-Zipper- und zwei EF-Hand-Motiven und könnte aufgrund seiner möglichen Beteiligung an der Ca2+-Homeostase und/oder der Signal-transduktion zu Merkmalen des WHS (Krampfanfällen, mentale Retardierung und muskuläre Hypotonie) beitragen. Das Gen 51 entspricht einem in etwa zeitgleich durch Stec et al. (1998) und Chesi et al. (1998) als WHSC1 bzw. MMSET bezeichnetem Gen und wurde daher nicht weiter charakterisiert. Es wird genauso wie das Gen 43, das zeitgleich von Wright et al. (1999b) als WHSC2 beschrieben werden konnte und eine mögliche Rolle bei der Transkriptionselongation spielt, ubiquitär exprimiert. Das in der vorliegenden Arbeit identifizierte Gen 45 zeigt demgegenüber ein ausgesprochen spezifisches Expressionsmuster (in Nervenzellen des Gehirns sowie in Spermatiden). Dies stellt zusammen mit der strukturellen Ähnlichkeit des putativen Genprodukts zu Signalmolekülen einen interessanten Zusammenhang zu Merkmalen des WHS (beispielsweise Kryptorchismus, Uterusfehlbildungen oder auch neurologische Defekte) her. Demgegenüber handelt es sich bei dem Gen 57 möglicherweise um ein trunkiertes Pseudogen des eRFS-Gens auf Chromosom 6q24 (Wallrapp et al., 1998). Das POL4P-Gen schließlich stellt allein aufgrund seiner genomischen Lokalisation sowie seiner möglichen Funktion (als DNA-Polymerase-ähnliches Gen) kein gutes Kandidatengen für spezifische Merkmale des Syndroms dar und wurde daher nicht im Detail charakterisiert. Um die Beteiligung der Gene an der Ätiologie und Pathogenese des Syndroms zu verstehen, ist die Entwicklung eines Mausmodells (über das Einfügen gezielter Deletionen in das Mausgenom) geplant. Um dies zu ermöglichen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Charakterisierung der orthologen Region bei der Maus vorgenommen. Zunächst wurden die orthologen Gene der Maus (Letm1, Whsc1, Gen 43 (Whsc2h), Gen 45 und Pol4p) identifiziert. Durch die Erstellung sowie die genaue Kartierung eines murinen genomischen P1/PAC-Klon-Contigs konnte gezeigt werden, daß die murinen Gene Fgfr3, Letm1, Whsc1, Gen 43 (Whsc2h), Gen 45 und Pol4p sowie einige weitere der überprüften EST-cDNA-Klone der Maus in einem durchgehenden Syntänieblock zwischen Mensch (POL4P bis FGFR3) und Maus (Mmu 5.20) enthalten sind, der in seiner genomischen Ausdehnung in etwa den Verhältnissen beim Menschen (zwischen POL4P und FGFR3) entspricht. The Wolf-Hirschhorn-syndrome (WHS) is a complex and variable malformation syndrome which is caused by a deletion of the distal chromosomal region 4p16.3. So far, the molecular basis of this disease is largely unknown. The goal of this work was the identification and preliminary characterisation of novel genes involved in the etiology and pathogenesis of this syndrome. At the beginning of this work, the Wolf-Hirschhorn-syndrom-critical region (WHSCR) could be refined to an approximately 2 Mb large region between the markers D4S43 and D4S142. In the context of the present work, three genomic cosmid-/PAC-contigs (I-III) around the markers D4S114 and/to D4S142 were established and examined for transcribed sequences (exons) by means of exon amplification. 67 putative 'exons' could be isolated, some of them corresponding to previously known genes (ZNF141, PDEB, MYL5, GAK, DAGK4 und FGFR3). Two of the genes (DAGK4, GAK) for which the exact localisation was unknown, could be mapped precisely in the distal region 4p16.3. Based on sequence comparisons and/or EST-cDNA-homologies the remaining exons could be related to putative novel genes or pseudogenes (e.g. YWEE1hu). During the progress of the present work the further refinement of the WHSCR to a 165 Kb-large region proximal the FGFR3-gene was reported. Therefore, further investigations concentrated on the detailed analysis of the WHSCR between the marker D4S43 and FGFR3. By exon amplification or computer based analysis of available sequence data from this area ('GRAIL', 'GENSCAN' and homology comparisons to EST-databases of the NCBI) several novel genes were identified. In distal-proximal order the genes were named LETM1, 51, 43, 45, 57 and POL4P. LETM1 encodes a putative transmembrane-protein with a leucine-zipper- and two EF-hand-motives. Due to it´s possible involvement in the Ca2+-homeostasis and/or signal-transduction it could contribute to features of the WHS (seizures, mental retardation and muscular hypotonia). The gene 51 was described simultaneously by Stec et al. (1998) and Chesi et al. (1998) (WHSC1 or MMSET) and was not characterised further. Gene 43 plays a possible role in transcription elongation, is also ubiquitously expressed and was simultaneously designated and published as WHSC2 by Wright et al. (1999b). The gene 45 identified in this work shows a specific expression pattern (in nerve cells of the brain as well as in spermatids). Together with the structural similarity of the putative gene product to signal molecules, there is evidence for an interesting connection to features of the WHS (for example kryptorchidism, uterus malformations or also neurological defects). Gene 57 refers probably to a truncated pseudogene of the eRFS-gene on chromosome 6q24 (Wallrapp et al., 1998). POL4P represents a possible DNA-polymerase like gene. Based on the genomic localisation and it´s putative function POL4P does not represent a good candidate gene for specific features of the syndrome and was therefore not characterised in further detail. To understand the role of the genes in the etiology and pathogenesis of the syndrome in more detail, it is planned to establish a mouse model (by inserting directed deletions in the mouse genome). In preparation for this experiment, the orthologous region of the mouse was characterised in detail in the context of the present work. Firstly, the orthologuous genes of the mouse (Letm1, Whsc1, Gene 43 ( Whsc2h), Gene 45 and Pol4p) were identified. By the generation as well as by the exact mapping of a murine genomic P1/PAC-clone-contig I could show that the murine genes Fgfr3, Letm1, Whsc1, gene 43 (Whsc2h), gene 45 and Pol4p as well as some uncharacterised EST-cDNA-clones of the mouse are organised in a continuous syntenic block between man (POL4P to FGFR3) and mouse (Mmu 5.20). The genomic extension corresponds to the size of the human region (between POL4P and FGFR3).
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-3896
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-3068
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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