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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-64646
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/6464/


Elfert, Susanne Claudia

Correlation between triple helix stability of collagen VII and skin fragility in dystrophic epidermolysis bullosa

Korrelation zwischen der Triplehelix-Stabilität von Kollagen VII und der Hautfragilität bei dsytropher Epidermolysis Bullosa

Dokument1.pdf (2.008 KB) (md5sum: c35f7aee32ff36c002580e9894a3516e)

Kurzfassung in Englisch

Dystrophic epidermolysis bullosa (DEB) is a genodermatosis characterized by different degrees of skin fragility due to altered functionality or absence of the anchoring fibrils in the dermalepidermal junction zone. The main component of the anchoring fibrils is collagen VII, and up to now, over 400 mutations in the gene encoding collagen VII, COL7A1, have been described as disease causing mutations in DEB. Mutations underlying DEB are found with autosomal dominant or autosomal recessive inheritance. The clinical phenotype of DEB varies from severe generalized skin blistering with mucosal involvement and formation of mitten deformities to localized blistering or nail dystrophy as only symptom. Mutations which lead to complete absence of collagen VII are associated with the most severe subtypes. In milder subtypes, missense mutations are frequently found. Among them, glycine substitutions within the triple helix of collagen VII are the most important group, as glycine residues at every third position in the triple helix are essential for formation and stabilisation of the triple helix. Glycine substitutions are found with both dominant and recessive forms of DEB. Some of them lead to DEB by exerting dominant negative effects, others result in DEB only in combination with a second COL7A1 mutation. In this study, different glycine substitution mutations in COL7A1 were analysed in order to find explanations for the different impact of these mutations. The triple helix stability of collagen VII with glycine substitutions correlated in part with the inheritance pattern of the individual mutations, in that dominant glycine substitutions destabilized the triple helix to a greater extent than recessive glycine substitutions. In co-expression with wild type collagen VII, dominant glycine substitutions showed a strong destabilization of the triple helix, whereas recessive ones showed only slightly diminished triple helix stability. Cell attachment experiments also revealed diminished ability of collagen VII with dominant glycine substitutions to promote adhesion of normal human fibroblasts and keratinocytes, in contrast to collagen VII with recessive glycine substitutions. Further, intracellular accumulation of collagen VII was found in cells transfected with wild type/mutant collagen VII with dominant glycine substitutions and not in cells transfected with wild type/mutant collagen VII with recessive glycine substitutions. This suggests folding defects and altered secretion caused by dominantly inherited glycine substitutions, which lead to reduced amounts of functional collagen VII molecules at the DEJZ. This findings also correlated in part with the clinical phenotype in DEB. As intracellular accumulation of mutant collagen VII did not induce unfolded protein response or degradation mechanisms, the exact pathogenic mechanisms underlying dominant glycine substitutions in collagen VII still remain unclear. It was possible to rescue the dominant negative effect of glycine substitutions in collagen VII by stepwise over-expression of wild type collagen VII, which led to increasing stability of the triple helix. This findings lay a basis for new therapeutic strategies for DDEB.


Kurzfassung in Deutsch

Dystrophe Epidermolysis Bullosa (DEB) ist eine Genodermatose, die durch verschiedene Schweregrade der Hautfragiliträt gekennzeichnet ist. Verursacht wird die Hautfragilität durch veränderte Funktionalität oder das Fehlen der Verankerungsfibrillen der demal-epidermalen Verankerungszone. Der Hauptbestandteil der Verankerungsfibrillen ist Kollagen VII, und bis
zum heutigen Zeitpunkt wurden über 400 Mutationen im kodierenden Gen für Kollagen VII, COL7A1, als krankheitsverursachende Mutationen in DEB beschrieben. Mutationen die DEB zugrunde liegen werden autosomal dominant oder rezessiv vererbt. Die klinische Ausprägung von DEB variiert von starker generalisierter Blasenbildung der Haut mit Beteiligung der Schleimhäute und Ausbildung von Mutilationen zu lokalisierter Blasenbildung oder Nageldystrophie als einziges Symptom. Mutationen die zum kompletten Fehlen von Kollagen VII führen sind mit den schwersten Formen assoziiert. In milderen Fällen werden häufig Missense-Mutationen gefunden. Unter ihnen sind Glycin Substitutionen im triplehelikalen Bereich von Kollagen VII die wichtigste Gruppe, da Glycinreste an jeder dritten Position in der Triplehelix essentiell für die Bildung und Stabilisierung der Triplehelix sind. Glycin Substitutionen kommen in dominanten und rezessiven Formen von DEB vor. Manche von ihnen führen zu DEB durch das Ausüben dominant negativer Effekte, andere lösen DEB erst in Kombination mit einer zweiten Mutation in COL7A1 aus. In dieser Arbeit wurden verschieden Glycin Substitutionen in COL7A1 untersucht, um Erklärungen für die unterschiedlichen Auswirkungen dieser Mutationen zu finden. Die Triplehelix-Stabilität von Kollagen VII korrelierte teilweise mit dem Vererbungsmuster der einzelnen Mutationen, da dominante Glycin Subsitutionen zu einer größeren Destabilisierung der Triplehelix führten als rezessive Glycin Substitutionen. Nach Ko-Expression zusammen mit wildtyp Kollagen VII zeigten dominante Glycin Substitutionen eine starke Destabilisierung der Triplehelix, wohingegen rezessive nur eine geringfügig verminderte Triplehelix-Stabilität zeigten. Zell-Adhäsionsversuche zeigten ebenfalls eine verminderte Fähigkeit von Kollagen VII mit dominanten Glycin Substitutionen, die Adhäsion von normalen humanen Fibroblasten und Keratinozyten zu unterstützen, in Gegensatz dazu Kollagen VII mit rezessiven Glycin Substitutionen. Des weiteren wurde intrazelluläre Akkumulation von Kollagen VII in Zellen gefunden, die mit wildtyp und mutiertem Kollagen VII mit dominanten Glycin Substitutionen transfiziert wurden und nicht in Zellen die mit wildtyp und mutiertem Kollagen VII mit rezessiven Glycin Substitutionen tranfiziert wurden. Das legt nahe, dass Faltungsdefekte und eine veränderte Sekretion durch dominant vererbte Glycin Substitutionen ausgelöst werden, die zu einer verminderten Menge an funktionellen Kollagen VII Molekülen an der DEJZ führen. Diese Ergebnisse korrelieren ebenfalls teilweise mit der klinischen Ausprägung von DEB. Da intrazelluläre Akkumulation von Kollagen VII keine „Unfolded protein response“ oder Abbaumechanismen auslöste, bleibt der exakte Pathogenesemechanismus von dominanten Glycin Substitutionen in Kollagen VII weiterhin unklar. Es war möglich, den dominant-negativen Effekt von Glycin Substitutionen in Kollagen VII durch schrittweise Über-Expression von wildtyp Kollagen VII zu überwinden, was zu einer zunehmenden Stabilität der Triplehelix führte. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für neue therapeutische Strategien zur Behandlung von DDEB.


SWD-Schlagwörter: Kollagen VII , Genotyp-Phänotyp Korrelation , Epidermolysis Bullosa , Glycin-Substitutionen
Freie Schlagwörter (deutsch): dominant negativer Effekt
Freie Schlagwörter (englisch): Collagen VII , genotype-phenotype correlation , epidermolysis bullosa , glycine substitutions
Institut: Univ.-Hautklinik
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Bruckner-Tuderman, Leena (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 02.04.2009
Erstellungsjahr: 2008
Publikationsdatum: 21.04.2009
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