Projektdaten

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Untersuchungen zur Pathogenese von REEP1- und REEP2-assoziierten Axonopathien

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Hereditäre Spastische Paraplegien (HSPs) sind eine Gruppe genetisch sehr heterogener Erkrankungen, die durch eine progrediente spastische Gangstörung gekennzeichnet sind. Pathologisch zeigen HSPs eine von distal aufsteigende Degeneration kortikospinaler Axone, während die Zellkörper oft lange erhalten bleiben. Das mit autosomal-dominant erblicher HSP assoziierte Gen SPG31 kodiert für das ER-Protein REEP1. In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass REEP1 aufgrund seiner Reticulon-Domäne Membranen krümmen kann und dass die ER-Struktur im Zellkörper von kortikalen Motoneuronen von hetero- und homozygoten REEP1-Knockout-Mäusen verändert ist. Die Konsequenzen für die ER-Struktur im Axon oder ER-assoziierte Funktionen sind bisher unklar. Neben REEP1 ist mit REEP2 ein weiteres Mitglied der Protein-Familie mit HSP (SPG72) assoziiert. REEP2 weist eine hohe Homologie mit REEP1 auf und ist ebenfalls durch das Vorhandensein einer Reticulon-Domäne gekennzeichnet. Wie REEP1 wird es insbesondere neuronal exprimiert. Im vorliegenden Projektvorschlag möchten wir die Rolle von REEP1 und REEP2 für Membrankrümmung, die ER-Struktur und die Konsequenzen eines Verlusts für die ER-Funktion im Detail charakterisieren und vergleichen, wozu wir auch REEP2-Knockout-Mäuse generiert haben. Um die ER-Struktur im Detail untersuchen zu können, haben wir außerdem eine Maus-Linie generiert, in der das ER-Lumen durch das fluoreszierende Protein tdTomato markiert ist, die wir mit REEP1- und REEP2-Knockout-Mäusen verpaaren werden. Mithilfe hochauflösender lichtmikroskopischer Techniken wollen wir so erstmals die ER-Struktur in Axonen und Dendriten von primären Neuronen und im Gewebe von REEP1- und REEP2-Knockout-Mäusen analysieren. Mithilfe verschiedener zellbiologischer Untersuchungen wollen wir parallel die Konsequenzen des Verlusts von REEP1 oder REEP2 oder beider Proteine für verschiedene ER-Funktionen wie die "unfolded protein Response", den "sekretorischen Weg" oder die intrazelluläre Kalzium-Homöostase untersuchen.Während HSP-assoziierte SPG31 Mutationen mutmaßlich zum kompletten Proteinverlust führen oder direkt die Reticulon-Domäne betreffen, führen bestimmte Varianten, die die Reticulon-Domäne intakt lassen, nicht zur HSP, sondern zu einer distalen motorischen Polyneuropathie (dHMN5) mit peripheren Lähmungen. Daher haben wir auch ein Knockin-Mausmodell für eine HMN-Mutation generiert. Im Vergleich mit unseren REEP1-Knockout-Mäusen wollen wir nun klären, ob diese HMN assoziierten Mutationen einen primär toxischen Effekt auf spinale Motoneurone haben.