Neue Mutationen entstehen häufiger in somatische Zellen als in Gameten. Jedoch gibt es bestimmte krankheitserregende de novo Mutationen die, verglichen mit der durchschnittlichen Rate von spontanen Mutationen in unserem Genom, mit tausendfacher Wahrscheinlichkeit auftreten. Diese Mutationen kommen ausschließlich in männlichen Keimzellen vor und Kinder von älteren Vätern sind häufiger davon betroffen als Kinder von jüngeren Vätern. Dieses Phänomen ist als "Paternal age effect", kurz PAE, bekannt und wurde schon vor einem Jahrhundert beim Zwergwuchs, der sogenannten Achondroplasie, beobachtet. Achondroplasie wird durch eine Punktmutation im FGFR3 (Fibroblast Growth Factor Receptor 3) Gen verursacht, die zu einem dysfunktionalen, konstitutiv aktiven FGFR3 Rezeptor führt. Der biologische Mechanismus hinter den PAE-bedingten Mutationen ist noch nicht vollständig verstanden.
Das Ziel dieses Projektes ist verschiedene Mutationen im FGFR3 Rezeptor auf DNA-Ebene zu untersuchen, um eine bessere Einsicht in die Biologie der PAE-Mutationen zu erlangen. Im Speziellen werden wir zwei Mutationen untersuchen die Achondroplasie hervorrufen (c.1138G>A und c.1138G>C), sowie eine Mutation die TD II (Thanatophoric Displasia II) verursacht (c.1948A>G). Diese drei Mutationen unterscheiden sich sowohl in der Mutationsrate, als auch im Aktivierungsgrad des FGFR3 Rezeptors. Wir werden die Häufigkeit dieser drei Mutationen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien der männlichen Samenzellen (von Spermatogonien bis zu aktiven Spermien) in Probanden verschiedener Altersgruppen messen. Dazu haben wir eine höchst sensible Technik entwickelt, die es ermöglicht seltenste Mutationen zu detektieren. Mithilfe dieser Technik werden wir erste Einblicke in die Beziehung von Mutation, Selektion und Zelltod in verschiedenen Entwicklungsstadien der Spermatogenese gewinnen und beginnen zu verstehen welchen Beitrag diese Faktoren im ?Paternal age effect? spielen.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englische Bezeichnung:
TRANSMISSION OF MORE MUTATIONS BY OLDER FATHERS
Englische Kurzfassung:
There are certain disease-causing de novo mutations in the germline with rates per generation orders of magnitude higher than the genome average. Moreover, these mutations occur exclusively in the male germ line, and older men have a higher probability of having an affected child than younger ones, known as the paternal age-effect (PAE). One of the best known PAE mutations is achondroplasia, caused by a single nucleotide substitution in FGFR3. The mechanisms propagating these mutations are not well understood but in the last decade it was shown that for other spontaneous congenital disorders following a PAE, such as Apert syndrome and multiple endocrine neoplasia type 2b (MEN2B), mutations confer a selective advantage to spermatogonial stem cells. It also has been suggested that the selective advantage is the result of changes in the growth factor receptor-RAS signaling pathways caused by the mutant protein. Yet, there are still many open questions on how and to what extent mutations change germline stem-cell behavior, if all PAE mutations are driven by similar mechanisms, and whether other mechanisms such as apoptosis or cell-death counterbalance oncogenic expansions of mutant germline cells.
The aim of this proposal is to get a deeper understanding of the mutation mechanisms behind the paternal age effect in FGFR3. Specifically, we will focus on the two achondroplasia mutations (c.1138G>A, c.1138G>C) and the thanatophoric displasia II mutation (c.1948A>G ). These mutations have different mutation rates and show differences in signaling dysregulation of mutant FGFR3 presenting a unique opportunity to assess these properties as effectors in the biology of the paternal age effect. We have developed a highly sensitive technique based on bead-emulsion amplification that can for the first time measure these mutations.