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Hintergrundinformation: Maple Syrup Urine Disease (MSUD, Ahornsirupkrankheit) ist eine autosomal-rezessive Stoffwechselerkrankung, bei der durch einen Defekt im Enzym BCKAD (branched-chain ketoacid dehydrogenase) die verzweigtkettigen Aminosäuren Leucin, Isoleucin, Valin und deren korrespondierende Ketosäuren nicht abgebaut werden können. Unbehandelt kann diese Krankheit zu Ketoazidose, Neurodegeneration, Koma, und folglich zum Tod des Kindes führen. Mit einer Inzidenz von etwa 1:185.000 zählt MSUD zu den seltenen genetischen Erkrankungen. Viele Studien zeigen, dass oxidativer Stress mit dem Krankheitsgeschehen und neurologischen Schäden assoziiert ist. Ziel: Das Ziel dieser Arbeit ist es herauszufinden, ob epigenetische Veränderungen im Methylierungsmuster des Gens für das antioxidative Enzym Glutathion-S-Transferase A4 (GSTA4) auftreten und folglich als Biomarker für oxidativen Stress und Carbonylstress angewendet werden können. Diese Veränderungen sollen durch Vergleich von kranken und gesunden Probanden, sowie Probanden mit anderen Stoffwechselerkrankungen eruiert werden. Methode: Es wurden Blutkärtchen aus dem Archiv des Nationalen Österreichischen Neugeborenen-Screening-Programms zur DNA-Extraktion herangezogen. Mittels Bisulfitbehandlung (welche eine Unterscheidung zwischen methylierten und nicht-methylierten Cytosinen ermöglicht) sowie anschließender PCR und Sequenzierung wurde die DNA auf ihr Methylierungsmuster in der Promoterregion des GSTA4-Gens untersucht. Ergebnis: Wir fokussierten uns auf die Bindungsstelle (5‘-ATATTCG-3‘) für den Transkriptionsfaktor nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) am GSTA4-Gen. Bei einem MSUD-Patienten mit Carnitinmangel konnte eine Demethylierung der Promoterregion des GSTA4-Gens festgestellt werden. Im Anschluss an die Carnitin-Supplementierung des Patienten wurde eine partielle Methylierung statt einer Demethylierung festgestellt. Durch Carnitinmangel und daraus resultierender Erhöhung der Ketosäuren-Konzentration kommt es zu oxidativem Stress und folglich zu Lipidperoxidation. Vermutlich wurde das GSTA4-Gen als Folge der Entstehung der Carbonylverbindung 4-Hydroxynonenal (4-HNE) aktiviert, also demethyliert. Mit dieser epigenetischen Veränderung fanden wir einen potenziellen Biomarker für Carbonylstress in Patienten mit MSUD. Eine Untersuchung von größeren MSUD-Patientenkollektiven wäre notwendig, um diese Ergebnisse zu bestätigen., Background: Maple Syrup Urine Disease (MSUD) is an autosomal recessive metabolic disorder caused by a defect in the enzyme BCKAD (branched-chain ketoacid dehydrogenase), which results in an accumulation of the branched-chain amino acids leucine, isoleucine and valine and their corresponding ketoacids. If left untreated, this disease can lead to ketoacidosis, neurodegeneration, coma, and consequently child death. MSUD is a rare genetic disease with an incidence of about 1:185.000. Many studies show that oxidative stress is associated with the disease process and neurological damage. Aims: The aim of this study is to find out whether there are epigenetic changes in the methylation pattern of the promoter region of the Glutathione-S-transferase A4 (GSTA4) gene, which encodes an antioxidant enzyme. Furthermore we wanted to ascertain if the methylation status can consequently be used as a biomarker for oxidative and carbonyl stress respectively. The epigenetic state was determined by comparing MSUD patients, healthy subjects and subjects with other metabolic diseases respectively. Methods: Blood cards from the archive of the National Austrian Newborn Screening Program were used for DNA extraction. The DNA was examined for its methylation pattern in the promoter region of the GSTA4 gene by means of a bisulfite treatment (which enables a distinction between methylated and non-methylated cytosines), as well as subsequent PCR and DNA sequencing. Results: We focused on the binding site sequence (5‘-ATATTCG-3‘) of the transcription factor, nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB), which is located in the promoter region of the GSTA4 gene. In one MSUD patient with a carnitine deficiency, we found demethylation of the binding site. After carnitine supplementation in the patient, a partial methylation was observed instead of a demethylation. As carnitine deficiency results in an increased keto acid concentration, which leads to oxidative stress and consequently to lipid peroxidation, the GSTA4 gene was probably activated (demethylated) as a result of the formation of the carbonyl compound 4-hydroxynonenal (4-HNE). This epigenetic change probably suggests a potential biomarker for carbonyl stress in patients with MSUD. More research on a bigger collective of MSUD patients is needed to confirm these results.