@phdthesis{Hasse2019,
  author    = {Hasse, Stephanie},
  title     = {Funktionelle Charakterisierung von Parathormon-Rezeptor Mutanten im Xenopus Oozyten-Expressionssystem},
  doi       = {10.25972/OPUS-17861},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178613},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {G-Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) regulieren eine Vielzahl physiologischer als auch pathophysiologischer Prozesse im menschlichen K{\"o}rper. Verankert in der Zellmembran vermitteln sie die Transduktion {\"a}ußerer Stimuli zur Aktivierung nachgeschalteter Signalwege. Durch die Aktivierung Adenylatcyclasen-, Phosphlipasen C- und Mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK)- abh{\"a}ngiger Signalwege, vermittelt der zur Familie B der GPCRs geh{\"o}rige Parathormon-Rezeptor PTH1R die endokrine und parakrine Wirkungen des Parathormons (PTH) und des Parathormon-verwandten Proteins (PTHrP). Diese sind die Regulation der Kalzium-Hom{\"o}ostase, des Knochenmetabolismus und der Skelettentwicklung. In dieser Arbeit wurden vier Mutationen im PTH1-Rezeptor untersucht, die durch Roth und Mitarbeiter (2014) in den Zusammenhang mit dem Krankheitsbild der prim{\"a}ren Zahndurchbruchsst{\"o}rung (PFE) gebracht wurden. Die vier untersuchten Mutanten sind PTH1R [P119L], PTH1R [H442D], PTH1R [L232R] und PTH1R [L292P]: Bei den durch Mutagenese herbeigef{\"u}hrten Punktmutationen handelt es sich jeweils um eine missense-Mutation, bei der der Austausch einer einzelnen Base in der DNA-Sequenz zum Einbau einer anderen Aminos{\"a}ure im Protein f{\"u}hrt. Es folgte die funktionelle Charakterisierung des Parathormon-Rezeptors und seiner Mutanten, welche auf einer indirekten Messung der Rezeptoraktivit{\"a}t basierte. Direkt gemessen wurden dabei die Kaliumstr{\"o}me der Tandemporen-Kaliumkan{\"a}le TASK-1 und TRESK, welche durch Gq-Protein gekoppelte Rezeptoren reguliert werden k{\"o}nnen: So werden TASK-Str{\"o}me durch GPCRs inhibiert, TRESK-Str{\"o}me dagegen aktiviert. TASK-1 Kan{\"a}le und Parathormon-Rezeptoren wurden zeitgleich heterolog in Xenopus laevis Oozyten exprimiert und anschließend mittels der Zwei-Elektroden-Spannungsklemme (TEVC) elektrophysiologisch untersucht. Nach Zugabe von PTH (100 nM) ergab sich nach Kopplung an den TASK-1 Kanal f{\"u}r den PTH1R-Wildtyp eine durchschnittliche Stromamplitude von 52,11 \% ± 3,60 \% (n=28). Dagegen zeigten sich f{\"u}r die PTH1R-Mutanten keine signifikanten {\"A}nderungen der Stromamplituden nach Zugabe der PTH-haltigen Messl{\"o}sung. Die Untersuchungen wurden mit dem TRESK-Kanal wiederholt. Hier zeigte sich eine deutliche TRESK-Aktivierung durch Kopplung an den PTH1R-Wildtyp beim Einwaschen von PTH. Bei den Mutanten kam es ebenfalls nicht zu einer signifikanten {\"A}nderung der Stromamplitude durch PTH-Zugabe. Ein Austausch dieser entsprechenden Aminos{\"a}uren f{\"u}hrt somit zu einem Funktionsverlust des Parathormon-Rezeptors Typ 1. Bei den untersuchten Mutationen handelt es sich daher um Loss-of-function-Mutationen. Diese Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die von Roth und Mitarbeitern in ihrer Pathogenit{\"a}t als „wahrscheinlich sch{\"a}dlich" eingestuften Mutationen durch die vorliegende Arbeit nun als „pathogen" und damit PFE-verursachend bezeichnet werden k{\"o}nnen. Die zahnmedizinische Relevanz dieser Ergebnisse liegt darin begr{\"u}ndet, dass durch eine genetisch gesicherte Diagnose PFE, die korrekte und erfolgversprechendste Behandlungsoption gew{\"a}hlt werden kann. Von PFE betroffene Z{\"a}hne ankylosieren nach Applikation kieferorthop{\"a}discher Kr{\"a}fte und k{\"o}nnen nicht weiter bewegt werden. Somit kann nach der Diagnose PFE ein individuelles Behandlungskonzept erstellt werden, das sich nach dem Ausmaß der Durchbruchsst{\"o}rung richtet. Langj{\"a}hrige und frustrierende kieferorthop{\"a}dische Behandlungen bleiben dem Patienten, aber auch dem Kieferorthop{\"a}den erspart.},
  subject      = {Rezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Sturm2016,
  author    = {Sturm, Julia Christine},
  title     = {Funktionelle Charakterisierung einer prim{\"a}ren Zahndurchbruchst{\"o}rung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147051},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die von Proffit und Vig (1981) als Primary Failure of Eruption (PFE, Prim{\"a}re Durchbruchst{\"o}rung) klassifizierte Zahndurchbruchst{\"o}rung resultiert klinisch h{\"a}ufig in schwergradigen Auswirkungen. Hierbei handelt es sich um Beeintr{\"a}chtigungen des Wachstums des Alveolarfortsatzes, ebenso wie Dilazerationen, große vertikale Defekte und schwergradige lateral offene Bisse. Die eindeutige Diagnostik und Abgrenzung der PFE von anderen Zahndurchbruchst{\"o}rungen gestaltete sich bis zur Bestimmung der zugrunde liegenden Ursachen als sehr schwierig. Aufgrund von Fehldiagnosen kam es h{\"a}ufig zu Behandlungsmisserfolgen. Um die PFE schneller und spezifischer diagnostizieren zu k{\"o}nnen, ist das Wissen {\"u}ber die zugrunde liegenden Mutationen des Parathormonrezeptor 1- Genes (PTHR1-Genes), welche bei PFE-Patienten isoliert wurden, von großer Bedeutung. Im Zuge vorangegangener Studien wurden bereits einige Mutationen des PTHR1 als pathogen klassifiziert, hierzu z{\"a}hlt die PTHR1-Mutante W339*, eine Abbruchmutante, welche auf einem Basenaustausch beruht. Dar{\"u}ber hinaus liegen Daten zu potenziell pathogenen Genvariationen, wie die PTHR1-Mutante G452E, eine Aminos{\"a}ureaustausch-Mutante, vor. Der Nachweis ihrer Pathogenit{\"a}t w{\"u}rde die Diagnosestellung sichern. Um die Pathogenit{\"a}t der PTHR1-Variationen nachweisen zu k{\"o}nnen, wurde ihre RNA in X. laevis Oozyten injiziert. Der PTHR1 wurde zusammen mit mTRESK, einem Kaliumkanal, exprimiert und im Anschluss auf sein Verhalten bei Zugabe von 100 nM Parathormon (PTH) mit elektrophysiolgischen Messungen untersucht. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die bei nicht an PFE erkrankten Menschen vorkommende Variante des PTHR1 (PTHR1-WT) eine Aktivierung von 260,47\% im Vergleich zu den Ausgangswerten unter einer physiologischen L{\"o}sung (ND96) zeigte. Im Gegensatz dazu konnte bei der bereits als pathogen klassifizierten PTHR1-Variation W339* kein signifikanter Anstieg der Aktivit{\"a}t unter PTH-Zugabe nachgewiesen werden. F{\"u}r die potenziell pathogene PTHR1-Mutante G452E konnte ebenfalls keine signifikante Aktivit{\"a}tssteigerung als Reaktion auf die Zugabe des Agonisten PTH nachzuweisen ermittelt werden. Dies l{\"a}sst die Schlussfolgerung zu, dass es sich bei der PTHR1-Mutante G452E ebenfalls um eine pathogene Variation des PTHR1-Genes handelt, genauso wie bei der als pathogen klassifizierten Variation W339* des PTHR1, da beide in den durchgef{\"u}hrten Messungen dasselbe Verhalten zeigen. Die als Kontrollgruppe k{\"u}nstlich erzeugte Mutante G452A des PTHR1 zeigte hingegen eine signifikante Aktivierung von 91,02\% im Vergleich zu den gemessenen Ausgangswerten unter physiolgischem ND96. Durch einen einfachen Aminos{\"a}ureaustausch wurde die Basensequenz des Rezeptors so ver{\"a}ndert, dass die Funktion trotz der Mutation wieder hergestellt werden konnte. Dies geschah durch den Einbau eines Alanins anstelle des nat{\"u}rlich vorkommenden Glycins. Im Gegensatz zu dem Einbau von Glutamat, bei der im Patientenkollektiv isolierten PTHR1-Mutante G452E, bei welcher die Funktionsf{\"a}higkeit nicht mehr vorliegt. Die gemessene Aktivit{\"a}t ist zwar geringer als beim WT, legt aber nahe, dass es im Falle dieser k{\"u}nstlichen Mutation nicht zu einer Krankheitsauspr{\"a}gung kommt, da die Reaktion in ihrer Gesamtheit der des PTHR1-WT entspricht. Dies wird auch durch die signifikante Erh{\"o}hung des ausw{\"a}rts-gerichteten K+-Stromes deutlich, der sich analog zum gesunden PTHR1 verh{\"a}lt. . Es konnte somit die Funktionsf{\"a}higkeit der k{\"u}nstlichen PTHR1-Mutante G452A nachgewiesen werden. Die gesamten erzielten Ergebnisse waren durch die Abbildung von klinischen Befunden auf molekularer Ebene in Oozyten m{\"o}glich. Durch die Kombination eines Kalium-Kanales mit dem krankheitsspezifischen Rezeptor konnte das Verhalten des Rezeptors anhand des mittels TEVC-Messungen ermittelten Verhaltens des Kalium-Kanales abgebildet werden. Bei dem verwendeten Kalium-Kanal handelte es sich um mTRESK, welcher mit dem Parathormonrezeptor 1 zusammen exprimiert wurde. Durch die Zugabe des spezifischen Rezeptoragonisten PTH kam es bei den funktionsf{\"a}higen Variationen des Rezeptors zu einer Konformations{\"a}nderung des G-Proteins. Diese resultierte im weiteren Verlauf in einem Anstieg des intrazellul{\"a}ren Calcium-Spiegels und einer Aktivierung von Calcineurin. Die Dephosphorilierung des Kalium-Kanales mTRESK, welche zu einer Aktivit{\"a}tssteigerung des Kanals f{\"u}hrte, war die Folge. Dies verdeutlicht, wie auch zuk{\"u}nftig durch die Kooexpression von krankheitsspezifischen Rezeptoren und elektrophysiologisch ableitbaren Str{\"o}men, die Bedeutungen und Auswirkungen von Mutationen auf molekularer Ebene funktionell nachgewiesen werden k{\"o}nnen. Die vorliegende Arbeit erbringt somit unter Verwendung dieses Expressionssystems den Nachweis daf{\"u}r, dass es sich bei der im Patientenkollektiv isolierten PTHR1-Mutante G452E um eine pathogene Variation des PTHR1-Genes handelt. Zudem konnten die vorangegangenen Ergebnisse, wonach es sich bei der ebenfalls im Patientenkollektiv isolierten PTHR1-Mutante W339* um eine pathogene Mutation handelt best{\"a}tigt werden. Patienten mit diesen Genvariationen k{\"o}nnen somit eindeutig die Diagnose PFE erhalten und entsprechend zielf{\"u}hrend therapiert werden.},
  subject      = {Zahndurchbruch},
  language  = {de}
}