Einfluss kardiomyopathie-bezogener Mutationen im humanen
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5. Zusammenfassung Seite 106 5. Zusammenfassung Mutationen in Genen des humanen kardialen regulatorischen Troponin-Komplexes werden ursächlich mit der Entstehung von Kardiomyopathien in Zusammenhang gebracht. Unterschiedliche Mutationen im Troponin T-Gen können entweder zur Ausprägung des dilatativen oder des hypertrophen Phänotyps dieser Erkrankung führen. In der vorliegenden Arbeit wurden die mit der Entstehung von familiärer dilatativer Kardiomyopathie (fDCM) assoziierten Mutationen hcTnT R141W und hcTnT ΔK210 sowie eine zu familiärer hypertropher Kardiomyopathie (fHCM) führende Mutation hcTnT R92Q im hcTnT-Gen untersucht. Der Einfluss dieser Mutationen auf die mechanischen Eigenschaften von rekonstituierten dünnen Filamenten wurde mit Hilfe der Analyse von transversalen thermischen Form-Fluktuationen einzelner Filamente durch videogestützte Fluoreszenzmikroskopie studiert. Um die Ergebnisse dieser Untersuchungen mit den mechanochemischen Eigenschaften dieser Filamente korrelieren zu können, wurden in vitro Gleitfilament-Untersuchungen und Messungen der Filament-aktivierten Myosin S1 ATPase-Aktivität durchgeführt. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit war die Untersuchung der Auswirkung der cAMP-abhängigen Bis-Phosphorylierung von hcTnI auf die Filamentflexibilität sowie auf die mutationsbedingten Änderungen der erwähnten funktionellen Eigenschaften von rekonstituierten dünnen Filamenten. Während die fDCM-assoziierte Mutation hcTnT R141W nur einen geringen Einfluss auf die mechanischen und funktionellen Eigenschaften rekonstituierter dünner Filamente hat, führt die zweite Mutation aus dieser Klasse, hcTnT ΔK210, zu einer deutlichen Erhöhung der Filamentflexibilität. Die maximale Ca2+-abhängige Gleitgeschwindigkeit und die maximale Ca2+-abhängige Akto-S1-ATPase-Aktivität von rekonstituierten dünnen Filamenten mit dieser Mutation ist gegenüber den Wildtyp Filamenten signifikant reduziert. In beiden experimentellen Ansätzen ist zudem eine Desensitisierung der Ca2+Aktivierung durch diese Mutation zu beobachten. Die fHCM assoziierte Mutation R92Q führt hingegen zu einer Stabilisierung der Filamente im Sinne einer Verringerung der mechanischen Flexibilität, während die maximale Ca2+-abhängige Gleitgeschwindigkeit und Akto-S1-ATPase-Aktivität gegenüber den Wildtyp-Filamenten erhöht sind. Es konnte in der vorliegenden Arbeit erstmalig gezeigt werden, dass Bis-Phosphorylierung von hcTnI bei einer gegebenen freien Ca2+-Konzentration zu einer Erhöhung der Filamentflexibilität führt. Die Mutation ΔK210 im hcTnT-Gen imitiert den Effekt der BisPhosphorylierung von hcTnI und macht die Filamente teilweise insensitiv für diese 5. Zusammenfassung Seite 107 posttranslationale Modifikation. Die Auswirkungen der Bis-Phosphorylierung von hcTnI auf die funktionellen Eigenschaften von rekonstituierten Filamenten mit hcTnT R141W bleiben hingegen weitgehend unbeeinflusst von dieser Mutation. Die Bis-Phosphorylierung von hcTnI wirkt den funktionellen Auswirkungen der fHCM-bezogenen Mutante hcTnT R92Q entgegen. Die Bis-Phosphorylierung von hcTnI konnte in dieser Arbeit als entscheidender Mechanismus zur Regulation rekonstituierter dünner Filamente neben der Ca2+-Bindung an hcTnC charakterisiert werden. Generell konnte in den untersuchten Eigenschaften auf molekularer Ebene kein allgemeiner Mechanismus, der zur Entwicklung dilatativer Kardiomyopathie führen könnte, ausfindig gemacht werden. Obwohl die Mutationen R141W und ΔK210 im hcTnT-Gen zu ähnlichen Krankheitsbildern führen, scheint die Mutation hcTnT R141W über pathogene Mechanismen zur Ausprägung von familiärer dilatativer Kardiomyopathie zu führen, die mit den in dieser Arbeit untersuchten Parametern nicht oder nur unvollständig zu erfassen sind. Dagegen könnte die Mutation hcTnT ΔK210 aufgrund der vorgestellten Ergebnisse ein direktes Signal zur Entwicklung von fDCM darstellen. Interessanterweise führen Mutationen in identischen Regionen des hcTnT-Gens zu unterschiedlichen funktionellen und makrostrukturellen Auswirkungen, die mit der Entwicklung unterschiedlicher Krankheitsbilder in Zusammenhang stehen.
