Molecular characterization of the porcine hyaluronidase gene cluster on SSC13q21

Abstract

Die im Rahmen dieser Promotion erfolgte Kartierung der porcinen Gene FUS1 und Hyaluronidase-3 (HYAL-3) ermöglichte es, ein aus fünf Genen bestehendes Gencluster (u.a. mit den Hyaluronidase-Genen 1, 2 und 3) dem porcinen Chromosom 13 im Bereich q21 zuzuordnen und molekulargenetisch zu charakterisieren. Eine besondere funktionelle Bedeutung kommt dabei dem Hyaluronidase-3-Gen zu, welches beim Schwein als ein mögliches Kandidatengen für die Entstehung von Hernien (Hodensack- und Leistenbrüche) angesehen wird. Physiologische Studien zeigen, dass das Enzym Hayluronidase-3 zusammen mit den Enzymen ß-Glucuronidase und ß-N-Acetyl-Glucosaminidase beim Abbau der Hyaluronsäure im Gubernaculum (Leitband des Hodens) beteiligt ist. Die vorliegende Arbeit weist nach, dass syntänische Beziehungen der Gene FUS1-HYAL2-HYAL1-FUS2-HYAL3 zwischen den Spezies Schwein (Chromosom 13q21), Mensch (Chromosom 3q21) und Maus (Chromosom 9F1-F2) bestehen. Etwa 20 kb genomischer DNA wurden für die Charakterisierung des Clusters beim Schwein sequenziert. Neben den FUS- und HYAL-Genen sind beim Schwein, wie beim Menschen, weitere sogenannte Tumor-Suppressor-Gene (TSG) in dem Cluster lokalisiert. Die Nukleotidhomologie der porcinen Hyaluronidase-Gene und des Gens FUS2 zu den entsprechenden humanen Genen beträgt 86% bzw. 80%. Die Sequenz des porcinen FUS1-Gens konnte in vorliegender Arbeit lediglich partiell bestimmt werden. Dessen Homologie auf Nukleotidebene beträgt 84% zum humanen FUS1-Gen.Ein weiteres Ergebnis der Arbeit ist, dass beim Schwein sowohl die Hyaluronidase-Gene als auch das Gen FUS2 in einer Vielzahl von verschiedenen Geweben expremiert werden. Dieser Nachweis erfolgte durch Quantitiative PCR. Unterschiede in der Expression der Hyaluronidase-Gene wurden lediglich in Hodenbiopsien eines acht Wochen alten kryptorchiden Ferkels und eines Ebers, der den Phänotyp Hernien aufwies, gefunden. Insgesamt wurden acht Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) in den fünf Genen entdeckt (vier SNPs im Hyaluronidase-1-Gen, zwei SNPs im Hyaluronidase-2-Gen, ein SNP im Hyaluronidase-3-Gen und ein SNP im Gen FUS2). Drei der SNPs im Gen Hyaluronidase-1 und einer im Gen Hyaluronidase-3 wurden an einer 295 Tiere umfassenden Stichprobe mit Hilfe von Restriktions Fragment Längen Polymorphismen (RFLP) untersucht. Die Stichprobe setzte sich aus 15 genetisch unterschiedlichen Rassen zusammen (neun europäische und sechs chinesische Schweinerassen). Zum Nachweis des SNPs, der im Gen FUS2 lokalisiert ist, wurde ein Primer Mutagenesis Assay entwickelt. Ein erhöhtes Interesse an vertiefenden Arbeiten besteht für das FUS2-Gen. In der wissenschafltichen Literatur dargestellt am Beispiel des Modellorganismus Hefe - sind mögliche Zusammenhänge zwischen Genvarianten und individueller Fruchtbarkeitsrate postuliert. Weiterhin weist das porcine FUS2-Gen mehrere interessante Sequenzmotive auf, wie beispielsweise das RGD-Motiv, was das Schwein als Tiermodell für die Krebsforschung interessant macht.