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Systematische Mutationsanalyse des Ryanodinrezeptors 1 bei österreichischen Familien mit nachgewiesener maligner Hyperthermie Disposition

Kaufmann, Alexius (2009) Systematische Mutationsanalyse des Ryanodinrezeptors 1 bei österreichischen Familien mit nachgewiesener maligner Hyperthermie Disposition.
Dissertation, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Weigl, Lukas

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29494.17182.522061-4
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Abstract in German

Mutationen im Ryanodin Rezeptor 1 (RYR1) von Skelettmuskelzellen sind die häufigste Ursache der malignen Hyperthermie (MH). Die MH ist eine genetisch bedingte Unverträglichkeit von volatilen Anästhetika und depolarisierenden Muskelrelaxantien, welche unbehandelt rasch zum Tod der anästhesierten Person führen kann. Die invasive und kostspielige MH Diagnostik mittels „in vitro Kontraktur Test“ (IVCT) – er basiert auf einer Muskelbiopsie – kann in bestimmten Fällen durch einen günstigeren genetischen Test ersetzt werden. Vorraussetzung dafür ist die Kenntnis der exakten Position, sowie die erwiesene Kausalität der Mutation. Ziel meiner Dissertation ist, Mutationen im RYR1 von österreichischen Personen mit MH Disposition zu identifizieren und deren Kausalität zu beweisen. Methoden: Bei 81 Personen mit nachgewiesener Disposition zur MH wurde ein genomisches Screening der MH „hot spot“ Regionen 1 und 2 (Exon 2, 9, 17, 39, 45, 46) auf bekannte Mutationen durchgeführt, und bei einigen Individuen, bei denen keine der häufigsten MH Mutationen nachgewiesen werden konnte, die komplette codierende mRNA bzw. cDNA des RYR1 amplifiziert und sequenziert, um eventuell neue Mutationen außerhalb der „hot spots“ zu identifizieren. Zum Nachweis der Kausalität neu gefundener Mutationen, wurden Ca2+ Imaging Experimente mit Fura-2/AM als Ca2+ sensitiven Farbstoff, und Koffein, Chlorkresol und Halothan als spezifische Testsubstanzen durchgeführt. Resultate: Im Rahmen des genomischen Screenings konnten die Missense Mutationen p.Arg614Cys (Exon 17) bei zwei Personen und p.Arg2458Cys (Exon 46) bei einer Person nachgewiesen werden. Bei der kompletten Sequenzierung des RYR1 von vier MHS Individuen, wurden die Mutationen p.Trp3985Arg und p.Gln3756Glu (Familie A) (Kaufmann et al. 2008), p.Ala612Pro (Familie B), p.Arg2458His und p.Arg3348His (Familie C) gefunden. Bei einem MHS Individuum konnte keine Missense Mutation im RYR1 detektiert werden. Ca2+ Freisetzungs-Experimente ergaben, dass alle Missense Mutationen relativ zur MHN Kontrollgruppe (außer p.Gln3756Glu, welche lediglich ein Polymorphismus ist), einen niedrigeren Ec50 Wert für die getesteten Substanzen (außer Chlorkresol bei p.Arg3348His) aufwiesen. Weiters wurden die Missense Mutationen p.Ala400Pro und p.Arg2355Trp gefunden, welche neue Mutationen darstellen, deren funktionelle Charakterisierung jedoch noch ausständig ist.

Schlagwörter in Deutsch

Ryanodin Rezeptor 1 / maligne Hyperthermie / in vitro Kontraktur Test / Ca2+ Imaging / Mutation / Doppelmutation / Halothan / 4-CmC / Chlorkresol / Koffein

Abstract in English

Missense mutations in the Ryanodine Receptor 1 (RYR1) of skeletal muscle cells are the most common cause of malignant hyperthermia (MH). MH is a genetic disorder leading to intolerance against volatile anaesthetics and depolarized muscle relaxants, which can lead to death when not treated properly. The invasive and expensive MH diagnosis via the „in vitro contracture test“ (IVCT) - it is based on a muscle biopsy - can be replaced in certain cases by a cheaper genomic blood test. Preconditions for this test are the knowledge of the exact position and the causality of the MH mutations. The goal of my dissertation is to identify mutations in RYR1 of Austrian individuals with MH disposition and to prove its causality. Methods: A genomic screening of the MH „hot spots“ regions 1 and 2 was performed to identify known mutations and the entire coded mRNA / cDNA of the RYR1 of individuals knowing not to harbour the most common MH mutations was amplified and sequenced in order to identify new mutations outside the „hot spots“. To prove the causality of the newly found mutations, I did Ca2+ imaging experiments with Fura-2/AM as a Ca2+ sensitive dye and caffeine, chlorcresol as well as halothane as specific Ca2+ releasing agents. Results: 81 individuals have undergone the genomic screening. The missense mutation p.Arg614Cys (Exon 17) was identified in two persons and the p.Arg2458Cys (Exon 46) was found in one person. The complete screening of the RYR1 of four MHS individuals showed the mutations p.Trp3985Arg and p.Gln3756Glu (family A) (Kaufmann et al. 2008), p.Ala612Pro (family B), p.Arg2458His and p.Arg3348His (family C). For one MHS individual no missense mutation within the RYR1 was identified. Ca2+ release experiments showed that all missense mutations (except p.Gln3756Glu which is only a polymorphism) had lower EC50 values for the tested substances (except chlorcresol at p.Arg3348His) when compared to the MHN control group. Furthermore the new missense mutations p.Ala400Pro and p.Arg2355Trp were found - their functional characterization has yet to be done.

Schlagwörter in Englisch

ryanodine receptor 1 / malignant hyperthermia / in vitro contracture test / Ca2+ Imaging / mutation / halothane / 4-CmC / chlorcresol / caffeine

Item Type: Hochschulschrift (Dissertation)
Author: Kaufmann, Alexius
Title: Systematische Mutationsanalyse des Ryanodinrezeptors 1 bei österreichischen Familien mit nachgewiesener maligner Hyperthermie Disposition
Umfangsangabe: 138 S., [4 Bl.]. : Ill., graph. Darst.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Publication year: 2009
Language: ger ... Deutsch
Supervisor: Weigl, Lukas
Assessor: Girard, Thierry
2. Assessor: Hochenegger, Martin
Classification: 44 Medizin > 44.48 Medizinische Genetik
AC Number: AC05041179
Item ID: 7030
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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