NGFN-PLUS

Protein-Protein-Interaktions-Netzwerke für affektive Störungen und Schizophrenie

Leitung:    Prof. Dr. Erich Wanker
Institut: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
Homepage: www.mdc-berlin.de/de/research
Das Hauptziel dieses Teilprojektes war die Erstellung eines umfassenden Netzwerkes interagierender Proteine, die bei bipolaren Störungen (BPD) und Schizophrenie (SCZ) eine Rolle spielen (Abb. 1). Dabei kamen Yeast-two-hybrid (Y2H)-Hochdurchsatz- und bioinformatische Methoden zum Einsatz.
Unter Verwendung eines am MDC entwickelten Bewertungssystems wurde die Qualität jeder einzelnen PPI beurteilt. Damit konnten 128 PPIs einem Datensatz hoher Validität (HC) zugeordnet und davon 108 (84 %) mit Hilfe einer modifizierten LUMIER-Methode validiert werden.
Genomweite Studien (GWAS) haben gezeigt dass das Protein ZNF804A einen wichtigen Risikofaktor für BPDs und SCZs darstellt (O'Donovan et al., Nature Genetics, 2008). Seine Funktion und Wirkungsweise ist jedoch weiterhin unklar. Wir haben daher ein auf dieses Protein fokussiertes Netzwerk aus 87 PPIs generiert, von denen 55 anhand des LUMIER-Assays validiert werden konnten.
Durch bioinformatische Analysen wurde in ZNF804A eine Zinkfinger-Domäne identifiziert. Zusätzlich wurden zwei weitere humane Proteine gefunden (ZNF804B und GPATCH8), die eine signifikante Homologie zu ZNF804A und ebenfalls N-terminale Zinkfinger-Domänen aufweisen.
Anhand von Gene-Ontology-Analysen konnten wir zeigen, dass mehrere Interaktionspartner von ZNF804A direkt oder indirekt am RNA-Spleißen beteiligt sind. Mit Hilfe eines neu entwickelten zellbasierten Fluoreszenzgen-Reporter-Assays (Younis et al., Mol Cell Biol, 2010; Stoilov et al., PNAS, 2008) gelang außerdem der Nachweis, dass auch ZNF804A eine Funktion bei diesem Prozess erfüllt. So verringert die erhöhte Produktion FLAG-getaggten ZNF804A-Proteins in HeLa-Zellen signifikant das RNA-Spleißen.
GWAS galten bisher als einzige sichere Methode, neue Risikogene für BPDs und SCZs zu identifizieren. Uns ist es mit einem neu entwickelten Ansatz, der Filterung unseres Proteom-Datensatzes mit der VEGAS-Methode, gelungen, 25 weitere solcher Gene zu finden. Interessanterweise zeigten diese eine signifikant verstärkte Expression im Okzipitallappen wo bisher bei SCZ-Patienten nur graue Substanz nachgewiesen werden konnte. Dies führte zu der Vermutung, dass der visuelle Kortex hauptverantwortlich ist für visuelle SSR-Störungen infolge neuroanatomischer Abweichungen. Beweise dafür auf zellulärer Ebene müssen noch erbracht werden. Basierend auf unseren Erkenntnissen über die Anreicherung spleißingrelevanter Proteine in für SCZ wichtigen Gehirnregionen gehen wir jedoch von einer signifikanten metabolischen RNA-Störung in den betroffenen Neuronen aus. Untermauert wird diese Theorie durch mehrere Genprofil-Studien, die umfangreiche Unterschiede der Genexpression bei SCZ-Patienten aufzeigten (Silver et al., IJNP, 2011; Bullock et al., Am J Psychiatry, 2008).
 




 
                                 
Y2H-Interaktionsnetzwerk hoher Validität für affektive Störungen und Schizophrenie.