Auswirkungen der SSADH-Defizit-Mutationen auf die Oligomerisierung des SSADH-Enzyms

Abstract

Bei SSADH-Defizit handelt es sich um eine angeborene Stoffwechselstörung, verursacht durch das dysfunktionale Enzym Succinat-Semialdehyd-Dehydrogenase. Durch die reduzierte Aktivität des Enzyms kommt es zu einer Akkumulation von verschiedenen Metaboliten, insbesondere der Neuromodulatoren GABA und GHB. Der Mangel an SSADH führt zu einer gestörten Signalübertragung, welche zu erheblichen Einschränkungen der neurologischen Funktionen führt. Die betroffenen Patienten weisen vom Kindesalter an Entwicklungsverzögerungen auf und sind von geistiger Behinderung in unterschiedlichen Ausprägungen betroffen. Hinzu kommen weitere Symptome wie Ataxie, Autismus sowie epileptische Anfälle. Das klinische Bild ist sehr heterogen, wobei die Symptome unterschiedlich starke Ausprägungen aufweisen. SSADH verstoffwechselt NAD+-abhängig Succinat-Semialdehyd irreversibel zu Succinat und ist in den Mitochondrien lokalisiert, wo sich auch die tetramere Struktur des Enzyms ausbildet. Das Ziel dieser Arbeit war es zu überprüfen, inwiefern Mutationen, die in dem Oligomerisierungsbereich des Enzyms vorhanden sind, Einfluss auf das Enzym und dessen Faltung haben. Dafür wurden potenziell pathogene Punktmutationen bei SSADH-Defizit untersucht und deren Einflüsse auf die Expression, Stabilität und Enzymaktivität ermittelt. Die Varianten wurden in verschiedenen Vektoren exprimiert und wiesen kaum Instabilitäten auf. Zwei Varianten, Gly196Asp und Pro194Leu, zeigten ein niedrigeres Expressionslevel als alle anderen untersuchten Varianten auf. Die Aktivität aller untersuchten Varianten war im Vergleich zum Wildtyp deutlich reduziert. Dabei wies die Variante Pro182Leu mit 66 % den höchsten Restaktivitätswert auf. Ein weiterer, wichtiger Aspekt dieser Arbeit lag auf der Untersuchung der Oligomerisierungsfähigkeit einzelner Varianten. Die Oligomerisierung der Varianten in Kombination mit dem Wildtyp konnte für alle untersuchten Varianten bestätigt werden. Die Varianten Gly196Asp und Pro194Leu konnten keine Homo-Oligomere bilden, anders als alle weiteren untersuchten Varianten. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Varianten, welche in den Oligomerisierungsbereichen vorkommen, im Gegensatz zu vielen anderen pathogenen Varianten, weniger instabil zu sein scheinen. Diese Varianten könnten somit ein Ziel für Therapeutika wie pharmakologische Chaperone darstellen.