Ein Knockout-Mausmodell für Congenital Disorder of Glycosylation-IIc: Defizienz des Golgi-GDP-Fucose-Transporters
A knockout mouse model for Congenital Disorder of Glycosylation IIc: Deficiency of the Golgi GDP-fucose transporter
Christina Hellbusch
Doctoral thesis
Date of Examination:
2006-05-03
Date of issue:
2007-02-12
Advisor:
Körner, Christian Prof. Dr.
Referee:
Figura, Kurt von Prof. Dr. Dr. h.c.
Referee:
Braus, Gerhard Prof. Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AC49-1
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Name:
hellbusch.pdf
Size:
11,1 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
Abstract
English
The monogenetic inherited human diseases termed 'Congenital Disorders of Glycosylation' (CDG) are caused by defects of enzymes and transporters involved in the modification of proteins by the attachment of different sugar moieties. The great importance of the sugar fucose as part of these glycoproteins becomes apparent by the CDG-type IIc, also termed 'Leukocyte Adhesion Deficiency II'. Due to defective Golgi GDP-fucose transporter (SLC35C1) activity, patients show hypofucosylation of glycoproteins and present clinically with mental and growth retardation, persistent leukocytosis and severe infections. Subject of this thesis is the generation of a mouse model for the disease by inactivating the Golgi GDP-transporter gene (Slc35c1) and to investigate effects induced by the loss of fucosylated structures in different organs. Lectin binding studies reveal a severe reduction of fucosylated glycoconjugates in tissues and isolated cells from Slc35c1-deficient mice. Fucose treatment of cells from different organs leads to partial normalization of the fucosylation state of glycoproteins thereby indicating an alternative GDP-fucose transport mechanism. Slc35c1-deficient mice present with severe growth retardation, elevated postnatal mortality rate, leukocytosis, dilatation of lung alveoles and hypocellular lymph nodes. In vitro and in vivo leukocyte adhesion and rolling assays reveal a severe impairment of P-, E-, and L-selectin ligand function. This model provides the opportunity for the identification and characterization of a potential alternative GDP-fucose transporter and fucosylation-dependent mechanisms in the mammalian organism.
Keywords: protein glycosylation; fucosylation; Congenital Disorder of Glycosylation IIc; Golgi GDP-fucose transporter
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Die monogenetisch vererbten humanen Erkrankungen der 'Congenital Disorders of Glycosylation' (CDG) werden durch Defekte von Enzymen und Transportern verursacht, die an der Modifikation von Proteinen durch kovalente Verknüpfung mit verschiedenen Zuckerbausteinen beteiligt sind. Die große Bedeutung des Zuckers Fucose als Teil dieser Glykoproteine wird durch den CDG-Typ IIc (auch 'Leukocyte Adhesion Deficiency II') deutlich. Aufgrund eines Defektes des Golgi-GDP-Fucose-Transporters (SLC35C1) zeigen die Patienten eine Hypofucosylierung von Glykoproteinen und weisen als klinische Symptome mentale und Wachstumsretardierung, eine persistierende Leukocytose und schwere Infektionen auf. Gegenstand dieser Arbeit ist die Generierung eines Mausmodells für diese Erkrankung durch Inaktivierung des Golgi-GDP-Fucose-Transporter-Gens (Slc35c1) und die Untersuchung von Effekten, die durch das Fehlen fucosylierter Strukturen in den einzelnen Organen verursacht werden. Lektin-Bindungsstudien zeigen eine deutliche Reduktion fucosylierter Glykokonjugate in Geweben und isolierten Zellen aus Slc35c1-defizienten Mäusen. Eine Fucose-Behandlung von Zellen aus verschiedenen Organen führt zu einer partiellen Normalisierung des Fucosylierungsstatus von Glykoproteinen. Dies stellt einen Hinweis auf die Existenz eines alternativen GDP-Fucose-Transportmechanismus dar. Slc35c1-defiziente Mäuse weisen eine schwere Wachstumsretardierung, erhöhte Mortalitätsrate, Leukozytose sowie erweiterte Lungenalveolen und hypozelluläre Lymphknoten auf. In vitro- und in vivo-Assays zur Untersuchung der Adhäsion und des Rollens von Leukozyten demonstrieren eine ausgeprägte Störung der P-, E- und L-Selektin-Ligandenfunktion. Dieses Modell bietet die Möglichkeit zur Identifzierung und Charakterisierung eines möglichen alternativen GDP-Fucose-Transportmechanismus sowie von fucosylierungsabhängigen Prozessen im Säugerorganismus.
Schlagwörter: Proteinglykosylierung; Fucosylierung; Congenital Disorder of Glycosylation IIc; Golgi-GDP-Fucose-Transporter
