VEGA 2/0121/19

Dominantné mutácie u Wolframovho syndrómu: potenciálne rozdielny mechanizmus účinku v porovnaní s recesívnymi mutáciami

Vedúci projektu: Michal Cagalinec

Trvanie: január 2019 – december 2022
Koordinujúca organizácia: Ústav experimentálnej endokrinológie BMC SAV, Bratislava

Anotácia:

Wolframov syndróm je zriedkavé dedičné ochorenie spôsobené mutáciami v géne Wolframin1. Proteín Wolframin1 (WFS1) sa nachádza v membráne endoplazmatického retikula (ER). WFS1 je vysoko exprimovaný v beta bunkách pankreasu, v mozgu a srdci. WFS1 má vzťah ku stresu ER a moduluje homeostázu vápnika v bunke. Okrem toho v neurónoch ovplyvňuje dynamiku mitochondrií a tvorbu ATP. Hoci Wolframov syndróm bol pôvodne klasifikovaný ako recesívne ochorenie, u sledovaných pacientov sme identifikovali 2 nové mutácie WFS1 suponujúce dominantný fenotyp. Cieľom tohto projektu je preto preskúmať, či ide skutočne o dominantné mutácie a následne sledovať, či sú signalizačné dráhy dominantných a recesívnychi mutácií rozdielne v zmysle ovplyvnenia stresu ER, metabolizmu vápnika a dynamiky mitochondrií. Tieto parametre budeme testovať na ľudskom modeli nervových ako aj srdcových buniek pre pochopenie rozdielov mechanizmu účinku WFS1 v srdci v porovnaní s mozgom.

Kľúčové slová:

Wolframov syndróm, Wolframin1, dominantné a recesívne mutácie, vápniková homeostáza, stres endoplazmatického retikula, mitochondriálna dynamika

Ciele:

Hlavnou hypotézou predkladaného projektu je, či nami novo identifikované mutácie v géne WFS1 pozorované u sledovaných pacientov s Wolframovým syndrómom (WS) majú dominantný charakter a či dominantné mutácie majú rozdielny mechanizmus účinku v porovnaní so s recesívnymi mutáciami WFS1 čo sa týka stresu endoplazmatického retikula, homeostázy vápnika a mitochondriálnej dynamiky a či sa tieto jednotlivé signálne dráhy líšia v nervových a srdcových bunkách.

Čiastkové ciele:

vytvoriť transfekovateľné plazmidy nesúce dané nové mutácie WFS1 Následne plánujeme tieto plazmidy exprimovať v bunkovom modeli neuronálnych buniek, konkrétne SHSY-5Y, ako aj v bunkovom modeli línie H9C2 srdcových myoblastov a tieto nové mutácie porovnať so známymi dominantnými a recesívnymi mutáciami
stanoviť mieru stresu ER spôsobenú novými a už publikovanými dominantnými mutáciami WFS1 a porovnať mieru stresu ER s recesívnymi mutáciami WFS1
kvantitatívne zhodnotiť účinok novo identifikovaných mutácií WFS1 na homeostázu vápnika a a tento porovnať so známymi dominantnými a recesívnymi mutáciami WFS1
určiť, či a ako tieto novo identifikované mutácie WFS1 vplývajú na frekvenciu fúzií mitochondrií a porovnať účinok dominantných a recesívnych mutácií WFS1

Publikácie:

Marcek Chorvatova A, Cagalinec M, Chorvat D Jr (2021): Time-resolved imaging of mitochondrial flavin fluorescence and its applications for evaluating the oxidative state in living cardiac cells. Mitochondrial Medicine. Methods in Molecular Biology, vol 2275, chapter 26: 403-414. Humana, New York, NY. Volume 1: Targeting Mitochondria, Weissig V., Edeas M. (eds), ISBN 978-1-0716-1262-0, doi: 10.1007/978-1-0716-1262-0_26.

Kurekova S, Plaas M, Cagalinec M (2020): Short Communication: Lack of functional wolframin causes drop in plasmalemmal sodium-calcium exchanger type 1 expression at early stage in rat model of Wolfram syndrome. Gen Physiol Biophys 39: 499–503 doi: 10.4149/gpb_2020017.