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CNTNAP2-Promotorvarianten als mögliche Risikofaktoren für Autismus-Spektrum-Störungen

Kopp, Marnie :
CNTNAP2-Promotorvarianten als mögliche Risikofaktoren für Autismus-Spektrum-Störungen.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2014)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: CNTNAP2-Promotorvarianten als mögliche Risikofaktoren für Autismus-Spektrum-Störungen
Language: German
Abstract:

Autismus-Spektrum-Störungen (ASS) sind neuronale Entwicklungsstörungen des Kindesalters mit einer Erblichkeitsrate von 70-90%. Die Hauptsymptome sind Beeinträchtigungen der sozialen Interaktion und Kommunikation, abberante Sprachentwicklung, sowie repetitives und stereotypes Verhalten. Molekulargenetische Studien zeigten, dass CNTNAP2 (contactin-associated protein-like 2) als Kandidatengen für ASS in Frage kommt. Dieses Gen liegt in einer der am besten replizierten Kopplungsregionen (7q35) für ASS und für mehrere Varianten des Gens konnte bereits eine Assoziation mit ASS nachgewiesen werden. Zudem wird vermutet, dass die Expressionslevel des Gens das ASS Risiko beeinflussen können. In der Region 1000bp vor dem Genstart sind 9 Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) und ein Short Tandem Repeat (STR) in beschrieben, welche trotz der Tatsache, dass Promotorvarianten die Genexpression beeinflussen können, bisher nicht im Kontext von ASS untersucht wurden. Das Ziel dieser Studie war es daher, diese und mögliche neue Varianten innerhalb des CNTNAP2-Promotors zu detektieren, die häufigsten Varianten auf eine Assoziation mit ASS zu testen und deren funktionellen Einfluss zu charakterisieren. Hierfür wurde die CNTNAP2-Promotorregion bei 667 Familienmitgliedern von 236 ASS-Familien direkt sequenziert und die häufigsten Varianten in 356 weiteren Familien (1102 Familienmitglieder) mittels RFLP und Real-Time PCR genotypisiert. Beide Stichproben wurden auf Assoziation mit ASS und Sprachentwicklung getestet. Die funktionelle Analyse der Varianten erfolgte in der fibroblastoiden Zelllinie HEK293T und während der Differenzierung der neuroblastoiden Zelllinie SH-SY5Y. Durch die Sequenzierung konnten drei bekannte (rs150447075, rs34712024, rs71781329) sowie sechs neue Varianten nachgewiesen werden. Da die neuen Varianten jedoch von den Eltern an die Kinder vererbt wurden, bzw. gar nicht in den betroffenen Kindern vorkamen, wurden diese nicht weiter untersucht. Interessanterweise konnte für rs34712024G im Vergleich zu rs34712024A ein protektiver Effekt auf das ASS-Risiko sowie ein negativer Trend hinsichtlich der Assoziation mit Sprachentwicklung nachgewiesen werden. Auch die Träger von rs71781329GCG[7] zeigten eine verzögerte Sprachentwicklung im Vergleich zu GCG[6] bzw. GCG[8]. In-silico konnte auf funktio-neller Ebene gezeigt werden, dass alle Varianten grundsätzlich Transkriptionsfaktorbindestellen ändern könnten. In-vitro zeigten die Minorallele einen Zell- und Differenzierungsstatus spezifischen Effekt auf die Promotoraktivität, wobei nur Varianten, die Bindestellen von hirnspezifischen Trans-kriptionsfaktoren ändern (rs34712024, rs71781329) auch einen Effekt auf das ASS Risiko und/oder die Sprachentwicklung hatten. Die hier gezeigten Ergebnisse lassen vermuten, dass die CNTNAP2-Promotorvarianten einen pleiotropen Effekt auf das ASS Risiko und die Sprachentwicklung ausüben. Der zelluläre Kontext spielt hierbei vermutlich durch die Aktivierung verschiedener Transkriptions-faktoren, vor allem während der frühen Phase der neuronalen Entwicklung eine modulierende Rolle.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Autism spectrum disorders (ASS) are predominantly genetically determined with an onset in early childhood and a high heritability of 70-90%. The core symptoms of this genetically complex neurodevelopmental disorder are impairments of social interaction and communication, stereotyped behaviour and interests as well as a marked deficit in language development. Previous genetic studies suggested the involvement of CNTNAP2 (contactin-associated protein-like 2), a member of the Neurexin gene superfamily, as a candidate gene for ASS. This gene is located in one of the best replicated linkage regions (7q35) for ASS. Although, expression levels of CNTNAP2 were proposed alter ASS risk and promoter variants are known to interfere with transcription factor binding sites, no study to date has focused on the genetic and functional analysis of the CNTNAP2 promoter region. 1000 bp downstream of the gene 9 single nucleotide polymorphisms (SNPs) and a short tandem repeat (STR) are described. The aim of the present study was to screen for known and unknown promoter variants within the CNTNAP2 promoter, to test the most common SNPs for association with ASS and to characterize their effect on the transcriptional efficiency of the promoter. Therefore, the CNTNAP2 promoter region of 667 members of 236 German families each with one child diagnosed with ASS were directly sequenced using blood DNA. The three most frequent variants (rs150447075, rs34712024, rs71781329) were genotyped in additional 356 families (1102 members) using restriction fragment length polymorphisms (RFLP) and real-time PCR methods. Functional analyses of these variants were performed in fibroblastoid HEK293T cells and during neuronal differentiation of neuroblastoid SH-SY5Y cells. Direct sequencing identified six novel previously undescribed, and three known variants (rs150447075, rs34712024, rs71781329). All novel variants were either parentally transmitted or not detected in any subjects with ASS diagnosis and thus not further investigated. Interstingly, in ASS subjects the minor G allele of rs34712024 was under-transmitted and showed a trend for association with language development. Carriers of rs71781329GCG[7] showed a delayed onset of speech. At the functional level, all variants were in-silico predicted to alter transcription factor binding sites. In-vitro, the minor alleles showed cell line specific and differentiation stage-dependent effects at the level of promoter activation and only variants that altered transcription factor binding sites related to neuronal activity (i.e. rs34712024 and rs71781329) showed an effect on ASS liability or language development. This result led to the conclusion that the effect of CNTNAP2 promoter variants on ASS risk and language development is pleiotropic. This pleiotropy may be mediated by the specific cellular context and differential transcription factor activation during early stages of neuronal differentiation.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 100 Philosophie und Psychologie > 150 Psychologie
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin, Gesundheit
Divisions: 10 Department of Biology
Date Deposited: 17 Mar 2014 08:48
Last Modified: 17 Mar 2014 08:48
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-38060
Referees: Laube, Professor Bodo and Christine M., Professor Freitag and Ralf, Professor Galuske
Refereed: 11 February 2014
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3806
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