Nonsense-Mutationen des TPP1-Gens bei cLINCL: Potential der Readthrough-Therapie

Abstract

Die Tripeptidylpeptidase 1 (TPP1) ist eine lysosomale Serinprotease, die Tripeptide am N-Terminus von Polypeptiden abspaltet und somit an deren Abbau beteiligt ist. TPP1 wird als inaktives Proenzym synthetisiert und hat als solches eine Molekülmasse von 67 kDa. Durch autokatalytische Prozessierung entsteht unter saurem pH-Wert aus dem Vorläufer das aktive Enzym mit einer molekularen Masse von 45 kDa. Das TPP1-Gen liegt am Genort 11p15. Eine Mutation des TPP1-Gens führt zu Neuronaler Ceroidlipofuszinose 2 (CLN2), einer lysosomalen Speichererkrankung. Die eingeschränkte Funktion von TPP1 hat die Anreicherung jener Substrate in den Lysosomen zur Folge, zu deren Abbau TPP1 unter normalen Umständen beitragen würde. Die genauen Substrate von TPP1 in vivo sind bisher unbekannt. Die zunehmende Ansammlung von Substraten führt zu einer Schädigung der Zellen, was sich phänotypisch in einem fortschreitenden Verlust geistiger Fähigkeiten, einem progressiven Visusverlust und Krampfanfällen äußert. Erste Symptome treten im Alter von ca. zweieinhalb Jahren auf. Betroffene Kinder werden kaum älter als 15 Jahre. Die Erkrankung wird autosomalrezessiv vererbt. Zwei der bei CLN2-Patienten am häufigsten vorkommenden Mutationen sind die Nonsense-Mutationen Arg127* und Arg208*. Die Substanz Amlexanox zeigte in vorangegangen Studien die Fähigkeit, zu einem Durchlesen („Readthrough“) solcher Nonsense-Mutationen zu führen. Anstelle des vorzeitigen Stop-Codons kommt es zum Einbau einer Aminosäure. In dieser Arbeit wurde die Wirkung einer Behandlung mit Amlexanox auf Patientenfibroblasten bzw. transfizierten Zellen untersucht, welche eine Nonsense-Mutation des TPP1-Gens exprimierten. Der Fokus lag auf der Untersuchung von Zellen, welche die Nonsense-Mutationen Arg127* und Arg208* exprimierten. Zur Kontrolle wurden die Experimente ebenfalls mit Zellen durchgeführt, deren TPP1-Gen die Missense-Mutation Ile287Asn enthielt. Zum Vergleich wurden die Zellen ebenfalls mit Gentamicin und PTC124 (Ataluren) behandelt, welche beide als Readthrough-Substanzen bekannt sind. Ziel war es festzustellen, ob die Behandlung mit Amlexanox zu einer erhöhten Produktion von funktionsfähigem TPP1 führt. Es konnte gezeigt werden, dass eine Behandlung mit Amlexanox keine erhöhte Synthese von TPP1-Protein in den Mutanten bewirkt. Auch die Aktivität des Enzyms in den mit Amlexanox behandelten Zellen war nicht höher, als in den unbehandelten Zellen. Die Daten deuten darauf hin, dass eine Behandlung mit den hier untersuchten, gängigen Readthrough-Substanzen für Patienten, welche die beiden häufigsten CLN2-Nonsense-Mutationen exprimieren, ungeeignet ist.