Characterizing C2orf69 as mitochondrial protein involved in OXPHOS glycogen storage and cell cycle

Lausberg, Eva; Spehr, Marc (Thesis advisor); Kurth, Ingo (Thesis advisor); Pradel, Gabriele (Thesis advisor)

Aachen (2021)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Angeborene Stoffwechselstörungen sind ein Oberbegriff für eine Gruppe von mehr als 1.000 Krankheiten. Beginnend mit 4 dieser Stoffwechselstörungen im Jahr 1902, lassen sich heute neue genetische Stoffwechselerkrankungen durch Omics-Techniken immer leichter identifizieren. Obwohl das menschliche Genom seit 2003 kodiert ist, sind noch viele nicht charakterisierte Gene übrig. Eine Möglichkeit, die Funktion dieser Gene aufzuklären, ist die Untersuchung von Familien mit seltenen Erbkrankheiten, wie es in dieser Studie durchgeführt wurde. Hier wurden erstmals homozygote Funktionsverlustmutationen im nicht charakterisierten Gen C2orf69 bei Patienten mit einer komplexen pädiatrischen Multisystemerkrankung identifiziert, die Symptome einer mitochondrialen Erkrankung und einer Glykogenspeicherkrankheit Typ IV zeigten. Das betroffene Genprodukt C2orf69 lokalisiert über ein N-terminales Signalpeptid in Mitochondrien. Das Y2H-Screening ergab dazu passend ebenfalls mitochondriale Proteine als Interaktionspartner. Eine Beeinträchtigung der Aktivität der Atmungskettenkomplexe wurde in vom Patienten stammenden Geweben und einem CRISPR-Cas9-Knockout (KO) -Zellmodell beobachtet. Die KO-Zellen zeigten ferner deutlich erhöhte Werte an reaktiven Sauerstoffspezies und verringerte Proliferation. RNA-Sequenzierung enthüllte auch Veränderungen der Mitochondrien, der Proliferation und des Zellzyklus. KO-Zellen zeigen eine verringerte Proliferation und eine verlangsamte G2/M-Phasen-Progression, passend zur hohen Expression von C2orf69 in der M-Phase des Zellzyklus. Immunologische Signalwege waren ebenfalls verändert und spiegelten den Phänotyp des Patienten in Form von Auto-Inflammation wider. Gleichzeitig scheint C2orf69 die Glykogen-Speicherung zu regulieren, was durch eine verringerte Aktivität des Glykogen-Verzweigungsenzyms (GBE1) und Ablagerungen von PAS-positivem Material in Geweben von C2orf69-Patienten angezeigt wird. Der genaue Mechanismus, der zu einer Beeinträchtigung dieser beiden Energieversorgungssysteme - OXPHOS in Mitochondrien und Glykogenspeicherung - führt, bleibt jedoch Gegenstand weiterer Untersuchungen.

Einrichtungen

• Fachgruppe Biologie [160000]
• Lehrstuhl für Chemosensorik [163310]