Münster / Boston – Ein bisher wenig beachteter Proteinkomplex an der Basis beweglicher Flimmerhärchen kann die seltene Erbkrankheit Primäre Ziliäre Dyskinesie (PCD) auslösen. Das schließen Heymut Omran von der Universität Münster und Alan Brown von der Harvard Medical School aus einer Strukturanalyse menschlicher Atemwegszellen. Die Arbeit erscheint in Science (DOI: 10.1126/science.aei5957).
PCD stört den Schlag der Zilien, die Schleim und Erreger aus den Atemwegen transportieren. Folgen sind chronischer Husten, wiederkehrende Nasennebenhöhlen- und Lungenentzündungen sowie Bronchiektasen. Die meisten bekannten PCD-Gene betreffen den Antrieb des Zilienschlags. Bei rund einem Viertel der klinisch diagnostizierten Betroffenen findet sich dort keine Ursache.
Die Gruppe untersuchte die Transitionszone, ein Kontrolltor an der Zilienbasis, das den Proteinaustausch steuert. Mit Kryoelektronentomografie und Mittelung von Teilvolumen lösten sie die doppelten Mikrotubuli dieser Zone in menschlichem Flimmerepithel unter Nanometerauflösung und wiesen neun Proteine nach. ECT2L und DZANK1 bilden die Hauptverbinder zwischen benachbarten Doppelröhren.
Unter 500 Personen mit PCD-Verdacht trugen vier biallelische Funktionsverlustvarianten in ECT2L oder DZANK1. Ihre Atemwegszellen zeigten eine gestörte Transitionszone, ungewöhnlich geschwollene Zilienspitzen und eine verminderte Reinigung. Denselben Defekt erzeugte das Abschalten von ECT2L in Zellkultur.
Omran spricht von einem direkten genetischen Beleg, dass Linker-Fehler der Transitionszone bewegliche Zilien beim Menschen erkranken lassen. Das erkläre einen Teil der bisher offenen Fälle. Die Strukturen sind vom Einzeller bis zum Menschen evolutionär konserviert. Die Studie liefert keine Therapie. Vier Fälle belegen einen Mechanismus, nicht die Häufigkeit in der gesamten ungeklärten PCD-Gruppe. Genetische Diagnostik kann die beiden Gene nun gezielt prüfen.
Originalpublikation:
Haixia Zhou et al. „In situ structure of the human ciliary transition zone links linker defects to primary ciliary dyskinesia.” Science. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aei5957
