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Die Variation in der Lebensspanne wird beim Menschen bis zu 30% durch genetische Faktoren beinflusst, während ca. 70% dieser Variation auf Umweltbedingungen zurückzuführen ist. Bisher zeigen nur Einzelbasenvariationen (SNVs) in den Genen Apolipoprotein E (APOE) und Forkhead-Box-Protein O3A (FOXO3A) eine konsistente Assoziation mit Langlebigkeit beim Menschen in verschiedenen Populationen. Ziel der vorliegenden Studie war es daher, über Kandidatengenstudien und mittels ImmunochipTechnologie neue Suszeptibilitätsfaktoren und funktionell relevante Varianten in der deutschen Population zu identifizieren. Kandidatengenstudien wurden jeweils für die Superoxiddismutasen (SODs), das Cholesterinester-Transferprotein (CETP) und die FOXO3A-Genregion durchgeführt. Die SNV-Auswahl für die SODs und CETP erfolgte über einen umfassenden haplotype tagging Ansatz, während für die FOXO3A-Genregion drei verschiedene Sequenzierungs-Technologien (SOLiD, Illumina und Sanger) genutzt wurden, um potentielle funktionell relevante Varianten zu detektieren. In einem weiteren Ansatz sind mittels Immunochip-Technologie ca. 200.000 SNVs getestet worden. Der Immunochip umfasst genetische Varianten, die potentiell für immunvermittelte und altersbedingte Erkrankungen relevant sind. ... Up to 30% of variation in human lifespan is influenced by genetic factors, whereas 70% is attributed to environmental factors. However, thus far, only single nucleotide variants (SNVs) in the Apolipoprotein E and Forkhead box protein O3 (FOXO3A) genes have been consistently associated with human longevity in many populations. The aim of the current study was, therefore, to identify new susceptibility loci and functional relevant variants for human longevity in a German population by candidate gene studies and immunochip technology. Individual candidate gene studies were performed for the superoxide dismutases (SODs), the cholesterol ester transfer protein (CETP), and the FOXO3A gene regions. Selection of SNVs for SODs and CETP was conducted using a comprehensive haplotype tagging approach while for the FOXO3A gene region, three different sequencing technologies (SOLiD, Illumina, and Sanger) were applied to detect potentially functional relevant variants. In a parallel approach, about 200,000 SNVs were tested using immunochip technology. The immunochip contains genetic variants that are thought to be relevant for immune mediated and age-related diseases....

Die Parkinson-Krankheit ist nach der Alzheimer-Krankheit (AD) die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung des Menschen weltweit. In den letzten Jahren konnten bei der Erforschung der genetischen Ursachen der Parkinson-Krankheit mit der Entdeckung von 18 PARK-Loci und mehr als 20 weiteren Suszeptibilitätsgenen große Fortschritte erzielt werden. Bei weiterführenden funktionellen Studien fand man heraus, dass mehrere der enkodierten Genprodukte (u.a. PINK1, Parkin und DJ-1) eine wichtige Rolle bei der mitochondrialen Qualitätskontrolle spielen (Exner et al., 2007; Krebiehl et al., 2010; Grünewald et al., 2010; Irrcher et al., 2010). Das mitochondriale Hitzeschockprotein mtHsp70, auch Mortalin genannt, wurde als Interaktionspartner dieser Proteine identifiziert (Jin et al., 2007; Li et al., 2005; Yang et al., 2011; Rakovic et al., 2011; Davison et al., 2009; Burbulla, Schelling et al., 2010b). Es ist ein mitochondriales Chaperon, das durch die Bildung des Tim44/mtHsp70-Komplex mit der Translokase der inneren Mitochondrienmembran direkt am Proteinimport in die Mitochondrien beteiligt ist (Schneider et al., 1994; Liu et al., 2003; D’Silva et al., 2004). Es ist das einzige Protein des mitochondrialen Import-Komplexes, das eine ATPase-Funktion besitzt, und ist damit unentbehrlich für den effektiven Import von nukleär kodierten Proteinen in das Mitochondrium (Schneider et al., 1994; Brunner et al., 1995). Mortalin stellt durch seine Chaperonfunktion die richtige Faltung von neuen in das Mitochondrium transportierten, kernkodierten Proteinen sicher (Übersicht in Voos und Röttgers, 2002). Da die mitochondriale Dysfunktion bei der Pathogenese der Parkinson-Krankheit eine entscheidende Rolle spielt, stellte das mitochondriale Hitzeschockprotein Mortalin ein geeignetes Kandidaten-Gen für eine Mutationsanalyse dar. Nach Amplifizierung der 17 kodierenden Exons und angrenzender Intron-Abschnitte des Mortalin-Gens wurde die Mutationsanalyse mit Hilfe der denaturierenden Hochleistungsflüssigkeitschromatographie durchgeführt. Untersucht wurden DNA-Proben von 286 Patienten, die entweder an einem klinisch gesicherten idiopathischen oder familiären Parkinson-Syndrom erkrankt waren, sowie von 290 Kontrollpersonen, die in der Alters- und Geschlechtsverteilung weitestgehend auf das Patientenkollektiv abgestimmt waren. Jede Person der beiden Gruppen war einer standardisierten neurologischen Untersuchung unterzogen worden, um erste klinische Zeichen der Parkinson-Krankheit oder andere extrapyramidale Erkrankungen auszuschließen. Die in der DHPLC auffälligen Proben wurden mit Hilfe der zyklischen DNA-Sequenzierung überprüft. Es wurden dabei ein kodierender Basenaustausch in Exon 12, vier nicht-kodierende Basenaustausche sowie sieben intronische Veränderungen gefunden. Wo es möglich war, wurden die gefundenen DNA-Veränderungen durch einen Restritkionsverdau als zweite, unabhängige Methode bestätigt. Der heterozygote Basenaustausch c.1426G>A in Exon 12, der einen Aminosäurenaustausch von Alanin zu Threonin an Position 476 des Mortalin/GRP75-Proteins zur Folge (Ala476Thr) hat, war bisher in der Literatur unbekannt. Die vier nichtkodierenden Basenaustausche in Exon 4, 8, 9 und 16 waren bereits in der NCBI-Datenbank bekannt, ebenso vier der intronischen DNA-Veränderungen. Weiterführende funktionelle Studien haben gezeigt, dass Mortalinvarianten (sowohl die hier gefundene Ala476Thr, als auch die beiden von de Mena und Kollegen gefundenen Arg126Trp und Pro509Ser (De Mena et al., 2009)) zwar an ihren Wirkungsort gelangen, ihre protektive Funktion in der mitochondrialen Matrix aber nicht richtig erfüllen können. Diese funktionellen Einschränkungen gingen mit einem gestörten Aufbau des mitochondrialen Netzwerks einher, was auch in Fibroblasten eines heterozygoten Trägers der Ala476Thr-Mutation nachgewiesen werden konnte (Burbulla, Schelling et al., 2010b) Ob Mutationen im Mortalin-Gen als Suszeptibilitätsfaktor für die sporadische Form der PK gelten können, werden weitere Untersuchungen zeigen müssen. Zumindest wiesen bereits eine beachtliche Anzahl genomischer Untersuchungen übereinstimmend einen Suszeptibilitätslokus für die Parkinson-Krankheit auf dem langen Arm von Chromosom 5 nach, der den Lokus für das Mortalin-Gen 5q31.1 einschließt (Hicks et al., 2002; Scott et al., 2001; Pankratz et al., 2003; Martinez et al., 2004).

Der essentielle Tremor (ET) zählt zu den häufigsten Bewegungsstörungen. Charakteristisch für den ET ist das Auftreten eines unwillkürlichen Aktionstremors, welcher zu einer starken Einschränkung der Lebensqualität führen kann. Der meist sporadische ET weist einen variablen Phänotyp auf und unterliegt einem Zusammenspiel aus polygenen Ursachen und Umweltfaktoren. Darüber hinaus ist eine Reihe von großen Famiien bekannt, in denen der ET einer autosomal dominanten Vererbung unterliegen könnte. Aufgrund der Komplexität dieser Erkrankung und der bisher kleinen Studienstichproben, ist noch nicht viel über die genetischen Risikofaktoren des ET bekannt. Die kürzlich erste genomweite Assoziationsstudie für den ET konnte das LINGO1 Gen als Suszeptibilitätsgen identifizieren. In der vorliegenden Doktorarbeit konnte die Assoziation des LINGO1 Gens mit dem ET in einer deutschen (rs9652490: p = 9,1  10-4) und französischen (rs9652490: p = 4,7  10-2) Stichprobe repliziert werden. Der Versuch eine genetische Verbindung vom ET zu der neurodegenerativen Erkrankung Morbus Parkinson (MP) über das LINGO1 Gen zu finden scheiterte, da keine Assoziation zwischen LINGO1 und MP entdeckt werden konnte. Der SNP rs8030859 mit dem niedrigsten p-Wert in der deutschen Stichprobe stammte aus einer genetischen Region des LINGO1 Gens, welche zusätzlich für das antisense Transkript BC038758 kodiert. In Expressionsstudien konnte eine gewebsspezifische Expression von BC038758 und das Vorkommen im Gehirn nachgewiesen werden. Eine anschließende Sequenzierung der drei Exone in 95 ET-Patienten und 96 Kontrollen konnte acht verschiedene Polymorphismen mit jedoch sehr geringen Allelfrequenzen des selteneren Allels detektieren. Die kausale Mutation in der LINGO1 Region konnte nicht identifiziert werden. Auch ist die Funktion des Transkripts BC038758 unbekannt. Desweiteren wurden 15 autosomale Gene der GABAA-R-Untereinheiten mit 240 htSNPs in einem Kandidatengenansatz auf Assoziation zum ET untersucht. Die fünf nominal signifikant assoziierten SNPs (p = 5,2  10-4–2,4  10-2) aus der Hypothesengenerierung, die in einer zweiten unabhängigen Stichprobe nachverfolgt wurden, konnten nicht verifiziert werden. Auch die Kopplungsstudien mit 20 monogen erscheinenden Familien deutscher, französischer und dänischer Herkunft konnten keine Kopplung des ET mit STR-Markern in der genomischen Region der für die GABA-R-Untereinheiten kodierenden Gene ermitteln. Der Replikationsversuch, der durch Kopplungsstudien identifizierten ETM-Regionen sowie des DRD3 Gens, konnte lediglich ETM2 mit einem LOD-Wert von 1,87 (p = 0,002) in der gemeinsamen Analyse der 20 untersuchten Familien bestätigen. Ein genomweiter Kopplungsscan in sechs Familien erzielte nur schwache Signale über das gesamte Genom. Die LOD-Werte konnten auch nicht durch eine Feinkartierung in den signifikanten Bereich ansteigen. Obgleich diese Arbeit keine neuen Suszeptibilitätsgene des ET finden konnte, so sind die Ergebnisse von besonderer Relevanz für die weitere Erforschung der genetischen Ursachen des ET. So wurde deutlich, dass die Genetik des ET äußerst komplex ist und wahrscheinlich vielen seltenen Varianten mit geringen Effekten zugrunde liegt. Als Konsequenz sollten in nachfolgenden Assoziationsstudien möglichst große Stichproben mit einheitlichen Phänotypen verwendet werden. Darüber hinaus werden in den nächsten Jahren Genom- oder Exomweite Resequenzierungsstudien wichtige Hinweise auf die Rolle seltener Varianten liefern. Zur Analyse von Familien mit möglicherweise monogenem Erbgang sollten unbedingt größere, klinisch detailliert charakterisierte Familien rekrutiert werden und alternative Vererbungsmodelle, wie z.B. das Vorkommen mehrerer ursächlicher Gene sowie das Imprinting in Betracht gezogen werden.

Als mögliche Kandidatengene, die für eine Opiatabhängigkeit prädisponieren, gelten das Dopaminrezeptor D3-Gen und das brain-derived neurotrophic factor-Gen. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, ob der Ser9Gly-Polymorphismus des DRD3-Gens und der Val66Met-Polymorphismus des BDNF-Gens oder deren mögliche Wechselwirkung als genetischer Prädiktor für die Entwicklung und Aufrechterhaltung einer Opiatabhängigkeit anzusehen sind. Die vorliegende Arbeit stellt die bisher größte Assoziations- und Kopplungsstudie dieser Polymorphismen zur Opiatabhängigkeit eines ethnisch homogenen, deutschen Studienkollektivs dar. Allel- und Genotypverteilung wurden mittels molekularbiologischer Methoden ermittelt und unter Verwendung statistischer Standardverfahren ausgewertet. Die Auswertung zeigte keine erhöhte homozygote Allel- bzw. Genotypverteilung bei Opiatabhängigen im Vergleich zur gesunden Kontrollgruppe. Ebenso wenig konnte eine Wechselwirkung der beiden Genpolymorphismen festgestellt werden.

Die chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) zählen mit ihren beiden Subphänotypen Morbus Crohn (MC) und Colitis ulcerosa (CU) zu den komplexen Erkrankungen, denen eine polygenetische und umweltbedingte Ätiologie zu Grunde liegt. Das bisher stärkste Risikogen für die CED konnte in Form von NOD2 auf der Basis einer Kopplungsregion (IBD1) auf dem Chromosom 16 identifiziert werden. Eine Stratifizierung gegen die NOD2-Riskovarianten in unabhängigen Kopplungsanalysen erbrachte den Hinweis auf ein weiteres, NOD2-unabhängiges Krankheitsgen auf dem Chromosom 16q; dieses galt es in einer Kandidatengenstudie zu identifizieren. In einem umfassenden Feinkartierungsexperiment wurden 436 SNP-Marker einer 35Mb großen Region in insgesamt 6.688 Individuen genotypisiert. Das Studiendesign war als familien- und populationsbasierte Assoziationsstudie angelegt und die Auswertung über die TDT- und Fall-Kontroll-Statistik konnte die Gene BRD7, GPR56, ZFP90, ZNF19 und ZNF23 als Kandidatengene ausweisen. Ein 5-Marker-Haplotyp des ZFP90-Gens zeigte eine deutliche CED-Assoziation (p=0,00035) basierend auf einer gerichteten Vererbung in den Patienten. Desweiteren konnte eine statistische Erhöhung des Krankheitsrisikos für den Phänotyp MC um den Faktor 1,4 (OR=0,74, 95%-KI 0,61-0,91) für einzelne Varianten der Gene ZNF19 und ZNF23 identifiziert werden. Zwei Mutationen der 5’-UTR-Region des GPR56-Locus zählten durch eine starke allelische Assoziation in der Fall-Kontroll-Statistik (p=0,0009 und p=0,0008) ebenfalls zu den ermittelten Risikovarianten für diesen Krankheitsphänotyp. Das Gen BRD7 erhielt den bedeutesten Kandidatengenstatus in dieser Studie, da eine Replikation der assoziierten Genvarianten in einer unabhängigen Studienpopulation erbracht werden konnte. Fünf Einzelbasenpolymorphismen (SNPs) des BRD7-Locus zeigten sowohl in der familien- als auch populationsbasierten Teststatistik eine starke Assoziation mit dem Phänotyp CED (p=0,006-0,003) und eine moderate Bedeutung für die Subphänotypen MC und CU (p=0,03-0,003). Die physikalische Nähe (328Kb) des BRD7-Locus zu dem MC-Krankheitsgen NOD2 wurde als potentieller Einflussfaktor auf die BRD7-Assoziation betrachtet und mittels einer LD-Block-basierten Genotypenpaarung der Patienten und Kontrollindividuen als nicht relevant für den Phänotyp CED und CU beurteilt. Die D’-basierte LD-Analyse der BRD7-NOD2-Region unterstrich diese Annahme durch eine schwache Kopplung der beiden Genloci (D’

The etiology of gallstone disease in humans is complex, since multiple genes and gene-gene interactions might all contribute to the formation of gallstones. Due to the limitations of genetic analysis in humans, important information on gallstone genes derives from animal studies, in particular crossbreeding experiments in inbred mouse strains that differ in genetic susceptibility to gallstone formation. In the existing work, we analyzed genetic variations (polymorphisms) in gallstone candidate genes in an association study with 184 matched pairs of gallstone carriers (cases) and healthy controls. For the selection of suitable candidate genes, we employed the murine 'gallstone map' (Lammert et al. Gastroenterology 2001;120:221-238). Within the Lith1 locus, the orthologous genes of the LDL receptor related protein 2 (LRP2) and the bile salt export pump (ABCB11) were tested. Further candidate genes included hepatic lipase (LIPC) in the Lith5 locus and the hepatic HDL receptor (SRB1) known to be associated with serum levels of HDL cholesterol, the major source of biliary cholesterol. In addition, established human candidate genes like the apolipoprotein E (APOE) and the cholesteryl ester transfer protein (CETP) were included in the study.Suitable single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified by database searches (NCBI genbank, JSNP database, HGV base), based on genomic localizations, allele frequencies and functional relevance. For genotyping, different methods were employed, including restriction fragment length polymorphism analysis, direct DNA sequencing, SNaPshot mini-sequencing and TaqMan assays, which proved to be most reliable in our study. The genetic analysis revealed that none of the polymorphisms were directly associated with the presence of gallstones. However, several genetic associations with lithogenic risk factors could be demonstrated. Significant associations were identified for SNPs in the ABCB11, APOE, CETP, LIPC, LRP2 and SRB1 genes and body mass index, total serum cholesterol and HDL cholesterol concentrations as well as serum triglyceride levels. This study identifies for the first time an association between human genes and lithogenic risk factors. It remains to be investigated whether additional polymorphisms or haplotypes of human genes or gene-gene interactions determine gallstone formation. The identification of the whole ensemble of lithogenic genes will contribute to the design of new strategies for prevention and therapy of this exceptionally common digestive disease.

Panikstörung ist eine Angsterkrankung mit einer Heritabilität von ca. 48%. Knock-out Mäuse für das 'C-AMP Responsive Element Modulator' (CREM) Gen zeigen ein niedrigeres Angstniveau als Wildtyp-Mäuse. CREM ist zudem ein wichtiger nukleärer Transkriptionsfaktor in der hypothalamo-hypophyseo-adrenalen Achse. Daher wurde nach genomischer Charakterisierung des CREM Gens (10p12.1-11.1) bei 40 Patienten mit Panikstörung ein systematisches Mutationsscreening unter Verwendung von SSCP und direkter Sequenzierung durchgeführt. Identifizierte Polymorphismen wurden bei 88 Patienten und 88 alters- und geschlechtsangepassten Kontrollen mittels RFLP- und Fragmentanalysen auf Assoziation untersucht. Von sechs identifizierten Polymorphismen war ein Trinukleotid-Repeat-Polymorphismus in Promotor P2 in der kürzeren Allelform signifikant mit Panikstörung (p=0,02), v.a. ohne Agoraphobie (p=0,001) assoziiert, was auf eine mögliche Beteiligung des CREM Gens an der Pathogenese der Panikstörung hinweist.