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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neuer Patient mit einem Defekt im „ATPase H+-transporting accessory protein 1“ (ATP6AP1) klinisch, molekularbiologisch und biochemisch charakterisiert. Bei ATP6AP1 handelt es sich um ein akzessorisches Protein der V-Typ H+-ATPase. Diese Protonenpumpe hat in der Zelle eine wichtige Aufgabe und dient dem Erhalt der pH-Wert-Homöostase.

Unser Patient zeigt neben weiteren, multiorganischen Symptomen, vor allem Cutis laxa, Pankreasinsuffizienz, Hepatosplenomegalie sowie Immundefizienz. Durch „Whole exome sequencing“ wurde die neue, hemizygote Mutation c.542T>G (p.L181R) im X-chromosomalen ATP6AP1-Gen identifiziert, die zu einem generellen N-Glykosylierungsdefekt führte, was anhand des CDG-II Musters in der isoelektrischen Fokussierung des Serum-Transferrins gezeigt wurde. Massenspektrometrische Analysen der N-Glykane aus dem Serum ergaben eine Reduktion komplexer, sialylierter und einen Anstieg veränderter, diantennärer Strukturen. Weiterhin resultierte die Mutation in einer verminderten ATP6AP1-Expression bei kontrollähnlicher Lokalisation des Proteins in den Fibroblasten. In Patientenzellen konnten wir eine signifikant reduzierte Proliferation und damit einhergehend eine verlängerte Verdopplungszeit nachweisen, wobei weder ein Anstieg der Apoptose nachgewiesen werden konnte noch die mitochondriale β-Oxidation betroffen war. Metabolische Studien der Aminosäuren- als auch Acylcarnitinzusammensetzung ergaben im Patienten von den Kontrollen abweichende Werte, in Fibroblasten und dem Serum. Vor allem waren in den Fibroblasten die kurzkettigen Spezies der Acylcarnitine reduziert und die mittel- bis langkettigen (C14-OH bis C18) erhöht. Weiterhin wurde eine Anreicherung der sehr langen, gesättigten Fettsäuren, der Phytan- und Pristansäure, festgestellt. Aufgrund einer reduzierten Katalaseaktivität sowie ACOX3-Expression in den Peroxisomen, vermuteten wir einen ATP6AP1-abhängigen Einfluss auf die peroxisomale β-Oxidation der sehr langen, verzweigtkettigen Fettsäuren. Massenspektrometrische Lipidanalysen zeigten neben einer signifikanten Reduktion von Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin einen signifikanten Anstieg von Cholesterol. Innerhalb der kleinen Lipidspezies wurde eine Minderung des Hexosylceramids und ein Anstieg seines direkten Vorläufers Ceramid nachgewiesen, was auch hier eine generelle Fehlregulation der Lipide vermuten lässt.

Die durchgeführten Analysen erweitern die Kenntnisse zu diesem seltenen CDG-Typ und helfen die komplexe, klinische Charakteristik dieses neuen Patienten zu verstehen.