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02.09.2022

Demenz bei Kindern: Neue Erkenntnisse zu einem bisher kaum bekannten Protein

Eine internationales Forscherteam, geleitet von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) und der Universität Zürich (UZH) entschlüsselte die Funktion des mit kindlicher Demenz assoziierten Proteins CLN5. Sie veröffentlichten ihre Untersuchungsergebnisse in der Open-Access-Fachzeitschrift „Science Advances“.

Bei „Demenz“ denkt man sofort an Alterserkrankungen, wie die Alzheimer Krankheit. Demenzerkrankungen können aber auch schon im Kindes- und Jugendalter auftreten. Zur Gruppe dieser kindlichen Demenzerkrankungen gehören auch die sogenannten „Neuronalen Ceroid-Lipofuszinosen“ (NCL), die im englischsprachigen Raum auch als „Batten-Krankheit“ bezeichnet werden. NCL-Erkrankungen umfassen eine Gruppe von genetisch bedingten und damit erblichen Erkrankungen. Sie gehen mit Veränderungen im Gehirn einher und führen zu schweren Krankheitsverläufen. Bei den betroffenen Patienten und Patientinnen kommt es abhängig vom jeweiligen genetischen Defekt zwischen früher Kindheit und jungem Erwachsenenalter zu Entwicklungsstörungen, Krampfanfällen, Seh- und Bewegungsstörungen sowie zu einem zunehmenden Verlust von geistigen Fähigkeiten, einem „dementiellen Abbau“. Alle NCL-Krankheiten sind bisher unheilbar und schreiten unaufhaltsam voran. Am Ende des Krankheitsverlaufs sind die Betroffenen komplett bettlägerig und vollkommen pflegebedürftig. Fast alle NCL-Erkrankungen führen zu einem frühzeitigen Tod.

Einer internationalen Expertengruppe unter Leitung von Prof. Dr. Dr. Robert Steinfeld (Universität Zürich) und Priv.-Doz. Dr. Ralph Krätzner (Klinik für Kinder und Jugendmedizin der Universitätsmedizin Göttingen [UMG], Direktorin: Prof. Dr. Jutta Gärtner) ist es gelungen, ein tiefergehendes strukturbiologisches und biochemisches Verständnis für eine der bisher rätselhaftesten Formen von NCL-Erkrankungen zu entwickeln. Die sogenannte „finnische spätinfantile NCL-Variante“ wurde zuerst in Finnland beschrieben und wird durch Mutationen im CLN5-Gen verursacht. Der CLN5-Gendefekt wurde bereits 1998 veröffentlicht. Doch zum Protein, welches das Krankheitsgen CLN5 produziert, war bisher kaum etwas bekannt.
Einem Teil des Teams um Erstautorin Dr. Anna Lübben und Prof. George Sheldrick, beide ehemals Lehrstuhl für Strukturchemie am Institut für Anorganische Chemie der Universität Göttingen, und Dr. Stefan Becker aus der Abteilung NMR-basierte Strukturbiologie des Max-Planck-Instituts für Multidisziplinäre Naturwissenschaften, gelang es, in Zellkultur hergestelltes CLN5-Protein zu kristallisieren und damit dessen dreidimensionale Struktur zu bestimmen. Die Strukturdaten halfen bei der Suche nach den möglichen Funktionen des CLN5-Proteins: Die Wissenschaftler*innen konnten schließlich zeigen, dass es sich bei dem CLN5-Protein um ein Enzym handelt, genauer um eine sogenannte „Depalmitoylase“. Das Enzym kann eine bestimmte chemische Bindung, die sog. „Thioester-Bindung“, spalten, die Proteine über die Aminosäure Cystein mit der Fettsäure Palmitat eingehen und brauchen, um in der Zellmembran verankert zu werden.

„Unsere Ergebnisse verdeutlichen die zentrale Bedeutung der Proteinlipidierung oder auch De-Palmitoylierung in der Pathologie der Neurodegeneration, also bei jenen Prozessen, die zu einem Funktionsverlust und/oder zum Untergang von Nervenzellen führen. Die Verknüpfung von Fettsäuremolekülen mit Proteinen scheint demnach eine wichtige Rolle sowohl bei früh als auch spät einsetzenden neurodegenerativen Vorgängen zu spielen“, erklärte Prof. Dr. Dr. Robert Steinfeld, einer der korrespondierenden Senior-Autoren der Publikation. Er geht davon aus, dass die neuen Erkenntnisse über das CLN5-Protein und seine Funktion Grundlage sein können für weitere Untersuchungen zum mechanistischen Verständnis von Neurodegeneration in Folge einer gestörten Proteinlipidierung.
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(Stefan Weller, Stabsstelle Unternehmenskommunikation, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Universitätsmedizin Göttingen - Georg-August-Universität)
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Quellen: idw-online.de, Universitätsmedizin Göttingen - Georg-August-Universität, Science Advances

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Weitere Informationen:

In Deutschland leben rund 700, weltweit ca. 70.000 Betroffene. Eltern können Träger eines mutierten Gens ohne Symptome sein (rezessiver Erbgang).


Autor: äin-red