GAT-1 VARIANTEN IN EPILEPSIE: MOLEKULARE & RETTUNGSMECHANISMEN

Der humane -Aminobuttersäure (GABA)-Transporter-1 (hGAT-1) gehört zur Genfamilie der Solute-Carrier-6 (SLC6A1). Zahlreiche Punktmutationen im hGAT-1-Gen wurden kürzlich mit Epilepsie in Verbindung gebracht. Die molekularen Mechanismen, die der Epilepsie zugrunde liegen, sind derzeit unklar. Von vielen Mutationen in anderen Mitgliedern der SLC6-Familie ist bekannt, dass sie die Proteinfaltung beeinträchtigen, was zu ihrer Retention im endoplasmatischen Retikulum (ER) führt und ihre Abgabe an die Zelloberfläche verhindert. Solche Fehlfaltungsereignisse führen anschließend zu schweren pathologischen Zuständen, z. faltungsdefiziente Varianten des Dopamin-Transporters (DAT, SLC6A3) und des Kreatin- Transporters-1 (CRT-1, SLC6A8) lösen infantile/juvenile Parkinson-Dystonie bzw. schwere X- chromosomale mentale Retardierung aus. In manchen Fällen können Faltungsfehler durch Behandlung mit pharmakologischen und/oder chemischen Chaperonen korrigiert werden. Unsere vorläufigen Daten zeigen, dass alle epilepsiebedingten Mutationen in hGAT-1 die GABA-Aufnahmeaktivität stark reduzieren oder vollständig aufheben und dass ein großer Teil davon aufgrund von GAT-1-Proteinfaltungsdefekten auf der Zelloberfläche fehlt. Einige Mutanten scheinen ordnungsgemäß an die Zelloberfläche transportiert zu werden, machen das Protein jedoch dennoch funktionsunfähig. Unser Ziel ist es, die molekularen Grundlagen der durch GAT-1-Varianten ausgelösten Epilepsie aufzuklären und darüber hinaus die Wirksamkeit verschiedenerkleiner Moleküle in ihrerFähigkeit zu bewerten, die Zelloberflächen-Expression und -funktion dieser GAT-1-Varianten zu retten. Wir planen, die Varianten systematisch zu untersuchen und zu kategorisieren, indem wir moderne Computersimulationsmodelle verwenden, um die strukturellen Auswirkungen von Mutationen auf atomarer Ebene zu untersuchen, und diese Erkenntnisse zur Anleitung für eine eingehende biochemische und pharmakologische Charakterisierung verwenden in vitro, in HEK293-Zellen sowie in primären neuronalen Kulturen. Wir sind auch die allerersten, die diese GAT-1-Varianten mit Drosophila melanogaster als Modell untersuchen, um die Auswirkungen von Mutationen auf das Tierverhalten und die molekularen Merkmale dieser schwächenden Krankheit zu untersuchen. Wir werden den Pharmacochaperoning-Ansatz nutzen, um die Wirksamkeit verschiedener kleiner Moleküle bei der Wiederherstellung der Aktivität fehlgefalteter Varianten sowohl in vitro (d. h. in HEK293-Zellen) als auch in vivo (d. h. in lebenden Fliegen) zu bewerten. Zusammengenommen wird diese grundlegende Arbeit entscheidende neue Einblicke in (i) die molekularen und strukturellen Grundlagen der Epilepsie bei Patienten mit Mutationen in hGAT-1 und (ii) einen Nachweis des Prinzips liefern, dass fehlgefaltete Varianten, die mit Epilepsie assoziiert sind, gerettet werden können Pharmakobegleitung. Dies eröffnet innovative therapeutische Perspektiven für die Behandlung der betroffenen Patienten und rechtfertigt eine rationale Suche nach weiteren Wirkstoffen zur Behebung der durch (zumindest einige) pathologische Mutationen im hGAT-1-Gen induzierten Epilepsiesymptome.