Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-4037
Tränkner, Dimitri
Molekulare Ursachen einer seltenen Form stationärer Farbenblindheit
V, 128 S., 2003
Die genetische Analyse von Patienten mit autosomal rezessiv vererbter Achromatopsie führte
zur Identifikation von Mutationen, die als Ursache der Krankheit in Frage kommen. Die
meisten dieser Mutationen wurden in den Genen identifiziert, die für die CNGA3- und die
CNGB3-Untereinheit des CNG-Kanals in retinalen Zapfen kodieren (WissnvGER et al., Am. J.
Hum. Genet. 69 : 722-737, 2001). Bei zwei Geschwistern, die unter inkompletter
Achromatopsie leiden, wurden jeweils zwei verschiedene mutierte CNGA3-Allele
identifiziert . Eine Mutation führt zum Austausch von Threonin zu Arginin in der Schleife
zwischen den transmembranalen Segmenten S2 und S3 (A3T224R), die andere Mutation zum
Austausch von Threonin zu Serin im Porenbereich (A3T369s) von CNGA3 . Psychophysische
Messungen ergaben, dass das Zapfen-Sehsystem der Geschwister durch eine geringere
Sensitivität charakterisiert ist. Im Flimmer-ERG wurden Hinweise auf eine gestörte
synaptische Transmission von retinalen Zapfen auf nachgeschaltete Nervenzellen gefunden.
Die heterologe Expression der mutierten CNGA3-Untereinheiten in HEK293-Zellen ergab,
dass nur A3T369s funktionelle CNG-Kanäle bildet. Im Vergleich zum Wildtyp-Protein (A3)
besitzt A3T369s 1) höhere Einzelkanal-Leitfähigkeit, 2) geringere apparente Affinität der
Kanalpore für extrazelluläres Ca2+, 3) verändertes Schaltverhalten und 4) stark verringerte
Liganden-Sensitivität.
Überraschenderweise bilden sich nach Koexpression von A3T369s oder A3 mit CNGB3 (B3)
Kanäle mit beinahe identischen Eigenschaften: Leitfähigkeit, Schaltverhalten und Liganden-
Sensitivität von A3T369s/B3 und A3/B3 sind nicht voneinander unterscheidbar . Lediglich die
apparente Affinität für Ca2+ ist bei A3T369s/B3 geringer. Die geringere Ca2+-Affinität liefert
Erklärungsmöglichkeiten für den klinischen Phänotyp der Geschwister und macht den
Zusammenhang zwischen den mutierten CNGA3-Allelen und der inkompletten
Achromatopsie plausibel.
Genetic analysis of patients suffering from autosomal recessively inherited achromatopsia
revealed candidate mutations that might cause the disease . Most of these mutations are
positioned in the genes coding for the subunits CNGA3 and CNGB3 of the cyclic nucleotidegated
(CNG) channel present in cone photoreceptors (WISSINGER et al., Am. J. Hum. Genet.
69: 722-737, 2001). Two siblings suffering from incomplete achromatopsia carry two mutated
CNGA3 alleles, respectively. One mutation leads to a substitution of Thr to Arg in the S2-S3-
linker (A3T224R), the other mutation leads to a substitution of Thr to Ser in the Pore region
(A3T369S) of CNGA3 . Psychophysical measurements revealed, that the cone photoreceptor
system of the siblings is characterized by reduced sensitivity. Electroretinographic
measurements indicate a perturbed synaptic transmission from cone photoreceptors to
secondary neurons.
Heterologous expression of the mutant channel subunits in HEK293 cells revealed that only
A3T369S forms functional channels. Compared to the wildtype protein (A3), A3T369S
displayed 1) increased single-channel conductance, 2) reduced apparent affinity of the pore
for extracellular Ca2+, 3) altered gating and 4) substantially reduced ligand sensitivity.
Surprisingly, co-expression of the A3 or A3T369S with CNGB3 (B3) leads to channels with
almost similar functional properties : conductance, gating behaviour and ligand sensitivity of
A3/B3 and A3T369S/B3 are indistinguishable . However, the apparent affinity for extracellular
Ca2+ remained smaller for A3T369S/B3 . lt is plausible, that the changed Ca2+ affinity is
responsible for the diseased state ofthe achromatic siblings.
Neuerscheinungen
Schriften des Forschungszentrums Jülich
Ihre Ansprechperson
Heike Lexis
+49 2461 61-5367
zb-publikation@fz-juelich.de