WO2000015785A2 - GENVERÄNDERUNG IM GEN FÜR DIE Gβ3-UNTEREINHEIT DES HUMANEN G-PROTEINS - Google Patents

GENVERÄNDERUNG IM GEN FÜR DIE Gβ3-UNTEREINHEIT DES HUMANEN G-PROTEINS Download PDF

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    • G01N2800/042—Disorders of carbohydrate metabolism, e.g. diabetes, glucose metabolism

Definitions

  • the present invention relates to a new nucleic acid sequence coding for the G ⁇ 3 subunit of the human G protein, and to the use of Gß3 subunits of the G protease to determine the risk of a disease associated with a G protein malfunction is to get sick.
  • G-proteins Heterotrimeric guanine nucleotide-binding proteins
  • G-proteins are of outstanding importance for intracellular signal transduction. They mediate the conduction of extracellular signals after stimulation of hormone receptors and other receptors, which undergo a conformational change after receptor activation. This leads to the activation of G proteins, which can subsequently activate or inhibit intracellular effectors (e.g. ion channels, enzymes).
  • G-Prote ne control intracellular signal processing after hormonal stimulation of heptahelical receptors in the cell membrane, but also after stimulation of receptors with intrinsic tyrosine kinase activity. Regulated cell functions include cell division and growth, contraction, release of cell substances and the like. v.m ..
  • Heterotrimeric G proteins are composed of three subunits, the ⁇ , ⁇ and ⁇ subunits. So far, several different ⁇ -subunits, 5 ß-subunits and approx. 12 ⁇ -subunits have been detected using biochemical and molecular biological methods (Birnbaumer, L. and Birnbaumer, M., Signaltransduction by G protems: 1994 edition. J.Recept.Res. 15: 213-252, 1995; Offermans, S. ind Schultz, G. Complex information processing by the transmembrane signaling
  • Heterotrimeric G proteins Organizers of Transmembrane Signals.
  • PTX pertussis toxin
  • G proteins are also referred to as "PTX-sensitive G proteins.
  • ß ⁇ subunits perform essential functions in G protein activation and in the modulation of intracellular reactions. All previously known G-protein- ⁇ -subunits have high homologies at the level of the nucleotide sequence and at the level of the amino acid sequence. These similarities are found not only within the human ß subunits (Gßl, Gß2, Gß3), but also in comparison to ß subunits of other species, such as fruit flies or yeast.
  • This human GNB3 gene was developed by Levine et al. (Levine, MA, Smallwood, PM, Moen, PT Jr., Helman, LJ and Ahn, TG Molecular cloning of beta 3 subunit, a third form of the G protein beta-subunit polypeptide. Proc. Natl. Acad. Sei. USA 87 (6), 2329-2333 (1990)).
  • the invention relates to a new human cDNA for the Gß3 subunit of human G protein.
  • C1429T a further polymorphism in the human GNB3 gene, which is called "C1429T” in the following.
  • This polymorphism is found at position 1429 of the cDNA. This corresponds to exon 11 of the pre-mRNA, but outside the open reading frame in the 3 'untranslated area.
  • This polymorphism is in a pronounced distributional imbalance with the known C825T polymorphism, such that almost all GBN3-825C alleles have the genotype 1429C and almost all GBN3-825T alleles have the genotype 1429T.
  • This polymorphism C1429T is therefore just as suitable as the polymorphism C825T for the detection of the increased activatability of G proteins.
  • the polymorphism C1429T is based on the sequence of the cDNA as described by Levine and co-workers. At position 1429 of the cDNA, the C is replaced by a T:
  • This polymorphism is detected by methods familiar to the person skilled in the art, such as specific hybridization, sequencing, PCR reaction with subsequent restriction analysis, DNA chip technology, single strand conformation polymorphism, etc.
  • the detection was carried out by amplification of the corresponding gene segment and subsequent Analysis of the restriction fragment length polymorphism using the restriction enzymes Ba.nl, BshNI, £ co64I or their isoschizomers.
  • the new nucleic acid sequence can be used to produce antisense medicaments for the therapy or prevention of diseases, a nucleic acid sequence which is complementary to this nucleic acid sequence being used to produce the antisense medicament.
  • the patients can e.g. be treated with antisense oligonucleotides or vectors to prevent transcription or translation of the Gß3 subunit.
  • the invention further relates to the use of ⁇ 3 subunits of the G-Proteme to determine the risk of developing a disease which is associated with a G-Protem malfunction.
  • Gß3s splice variant which has the polymorphism C1429T or can be attributed to the polymorphism C825T, can form a functional heterotimer in combination with the G-protein subunits G ⁇ 2 and G ⁇ 5, it was unclear in which way Gß3s increased activation leads from G-Protemen.
  • the object of the present invention is based on the knowledge that the Gß3s subunit leads to an increased activatability of G proteins.
  • the increased activatability of G proteins was demonstrated by transfection of the corresponding cDNAs and expression of Gß3 and Gß3s in COS-7, which is well known to the person skilled in the art
  • Diseases which are associated with a G-protein malfunction are to be understood as diseases in which the G-protein is involved in signal transduction and does not perform its function in a physiological manner.
  • the faulty control can have a number of causes, for example a change in the structural gene or a changed gene expression.
  • the present invention relates to diseases associated with the GNB3-825T allele or GNB3-1429T allele described above. These include diabetes mellitus (type 2), obesity and obesity, coronary heart disease, immune diseases due to an enhanced function of the immune system, and high-risk pregnancies with the risk of premature birth (premature birth) .-.
  • the following examples refer to tests with the GNB3-825T allele. Because of the great agreement (coupling equilibrium) between the genotype at positions 825 and 1429, these examples and those from the
  • Type 2 diabetes (synonyms: adult diabetes, non-insulin-dependent diabetes) is a serious illness with high cardiovascular morbidity and mortality. Genetic influences and obesity contribute significantly to the pathogenesis. Type 2 diabetes often begins as insulin resistance, which is initially compensated for by increased insulin secretion, so that the affected individuals remain asymptomatic (euglycamic). It is only when the increased insulin secretion can no longer be maintained that diabetes occurs with increased blood sugar levels. At the cellular level, changes in components of the insulin signal transduction, for example in the case of insulin receptor substrate 1 (IRS-1), PI-3 cells, protein kinases, etc., can cause insulin resistance.
  • IRS-1 insulin receptor substrate 1
  • PI-3 cells PI-3 cells
  • protein kinases protein kinases
  • cellular insulin resistance can also be brought about after cell stimulation with agonists (eg angiotensin II) which activate G protein-coupled receptors.
  • agonists eg angiotensin II
  • the effect of a subsequent stimulation with insulin is then significantly reduced (Polonsky, KS, Stu ⁇ s, J., and Bell, GI Non-msulin-dependent diabetes mellitus - A genetically programmed failure of the beta cell to compensate for insulin resistance.
  • This G-protein activation leads to phosphorylation of IRS-1 on Sermresiduen, whereby the phosphorylation induced by Insulm on tyrosine residues is reduced. As a result, there is a reduced interaction of IRS-1 with the insulin receptor and the PI-3 kmase, i.e. to a reduced insulin effect.
  • An increased activatability of G-proteins which is caused by the GNB3 825T allele and the associated splice variant Gß3-s in vivo, significantly increases the tendency to insulin resistance.
  • Values correspond to n (%) for alleles and diabetes-related diseases, and mean values (SD) for continuous variables.
  • the following tables Ila and Ilb show the risk for carriers of the GNB3-825T allele or carriers of the IRS1-3931A allele (simple effects, table II.1) or for carriers of both alleles (combined effects, table II.2) to develop type 2 diabetes.
  • the risk is expressed here as an age-adjusted odds ratio, with the odds ratio for case-control studies roughly corresponding to the relative risk in prospective studies.
  • Table II Diabetes odds ratios for carriers of the GNB3-T825 allele, the IRS1-A-3931 allele or both alleles
  • Table II Diabetes odds ratios for carriers of the GNB3-T825 allele, the IRS1-A-3931 allele or both alleles
  • Alleles serve to determine the propensity for a disease of type 2 diabetes in the persons concerned or a genetic cause of an already occurring one
  • BMI Body Mass Index
  • Overweight is about 40% genetic, but is also caused by excessive calorie intake when there is a lack of exercise.
  • the Gß3-s splice variant is associated with the cellular phenotype of increased cell growth. It is also possible that the GNB3-825T allele leads to increased body growth, including Overweight, predisposed, and can exert epi and hypostatic effects.
  • mice showed that the lack of the gene which codes for the IRS-1 protein, in contrast, leads to a strong delay in body growth (Tamemoto, H., Kadowaki, T., Tobe, K., Yagi, T., Sakura, H., Hayakawa, T., Terauchi, Y., Ueki, K., Kaburagi, Y., Satoh, S., Sekihara, H., Yoshioka, S., Horikoshi, H., Furuta, Y., Ikawa, Y., Kasuga, M., Yazaki, Y., and Aizawa, S. Insulin resistance and growth retardation in mice lackmg ⁇ nsul ⁇ a_receptor substrate-1.
  • the GNB3-825T allele shows a significant tendency towards increased BMI compared to the GNB3-C825 allele.
  • the odds ratio for the 75% quartile versus the 25% quartile is 2.5.
  • the tendency to increase BMI in carriers of the GNB3-825T allele in the presence of the IRS1-3931A allele (Gly971Arg-Var ⁇ ante) is clearly counteracted.
  • the presence of the GNB3-825T allele can be reliably correlated with obesity. This makes it possible to predict a tendency to obesity among those who wear this Aliei, especially those who are simultaneously lacking the IRS1-3931A allele (Gly971Arg-Var ⁇ ante).
  • 825T allele carriers as described for example in DE 196 19 362 AI, have an increased risk of developing hypertension. Because overweight and obesity predispose to cardiovascular diseases to a very high degree, it was examined whether young people with normal blood pressure who carry an 825T allele already have an increased risk of overweight and obesity. For this purpose, the height and body weight of 277 young, normotensive men were determined and blood pressure measured. Obesity is defined as a BMI> 25.0 kg / m 2 and obesity as> 27.0 kg / m 2 . There is a clear correlation between BMI and blood pressure values. The frequency of the 825T allele increases linearly from the 1st to the 4th BMI quartile. For homozygous 825T O 00/15785
  • Allelic carriers can calculate the following risks (odds ratios; OR) a) BMI> 25.0 kg / m 2 versus BMI ⁇ 25 kg / m 2 (overweight versus normal weight):
  • coronary artery disease can be associated with G protein misregistration.
  • patients with angiographically excluded coronary artery disease, with coronary artery disease (without myocardial infarction), with a myocardial infarction and with more than one myocardial infarction were examined for the presence of this Everything checked. The result is shown in Fig. 4.
  • Fig. 4 shows the frequency of the GNB3-825T allele in patients with angiographically excluded coronary artery disease (CHD), with CHD (without myocardial infarction; MI), with a myocardial infarction (MI) and with more than one myocardial infarction.
  • CHD angiographically excluded coronary artery disease
  • MI myocardial infarction
  • MI myocardial infarction
  • GNB3-825T allele roughly doubles the risk for CHD and MI compared to controls without CHD.
  • a particular area of application is the prediction of coronary artery disease, but also generally of cardiovascular risk (high blood pressure, etc.) in women, with the aim of applying this to targeted, post-menopausal hormone therapy with female sex hormones in order to reduce the cardiovascular risk.
  • G proteins also control ion channels. More precisely, the G ⁇ and Gß ⁇ subunits of G protems control the function of diverse ion channels, for example Na + channels, Ca 2+ channels and K + channels. A precisely coordinated regulation of such ion channels is of great importance for all electrically excitable tissues, especially for the Heart ( De Waard, M., Liu, H., Walker, D., Scott, VE, Gurnett,
  • the 825T allele is associated with an increased risk of hypercholesteremia.
  • Genotyping at the GNB3 locus thus offers the possibility of determining an increased risk of hypercholesteremia and with the aim of treating affected persons with pharmaceuticals that can lower the elevated cholesterol.
  • These include in particular inhibitors of the enzyme 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl-coenzyme A reductase (HMG-CoA reductase), e.g. Simvastatm, Pravastat, Fluvastat, Lovastatm, Atorvastatin and other so-called "statins”.
  • Simvastatm Simvastatm, Pravastat, Fluvastat, Lovastatm, Atorvastatin and other so-called "statins”.
  • Simvastatm Simvastatm
  • Pravastat Fluvastat
  • Lovastatm Lovastatm
  • Atorvastatins ß-sitosterol
  • sitostanol esters also in food
  • fibrates and other substances that lower cholesterol.
  • the pharmaceuticals mentioned also act as G-Protem inhibitors and can therefore be used therapeutically for diseases associated with G-Prote fault control.
  • G proteins and G protein-coupled receptors can also be found in all cells of the immune system, especially in leukocytes. Chemotaxis of cells is predominantly mediated by ß ⁇ subunits of heterotrimeric G-proteins. The GNB3-825T allele should thus lead to an increased responsiveness of the immune system, in particular to an increased immune defense.
  • fMLP is a peptide that is representative of a variety of bacterial peptides and stimulates chemotactic reactions. It therefore serves as a test system for measuring chemotactic reactions of cells, which is well known to the person skilled in the art.
  • the fMLP receptor is known to activate pertussis toxin-sensitive G proteins.
  • Healthy carriers of the GNB3-825T allele show an increased number of leukocytes and of CD4-positive T-lymphocytes (absolute and percentage) with an increased CD4 / CD8 quotient.
  • Fig. 6 shows this for the increased number of CD4 lymphocytes.
  • carriers of the GNB3-825T allele also show an increased tendency to develop AIDS after an HIV infection, see also 7, also in connection with the detection of the gene change described above in chemo-receptors, in particular a ⁇ 32 deletion in the CCR5 - Receptor or in the area of the promoter of this gene.
  • T-lymphocytes play an important role in the human immune system and mediate the cellular immune response there.
  • increased activation of T lymphocytes has the consequence, among other things, that transplanted organs (kidney, liver, heart, lungs, pancreas, etc.) are subject to an increased immunological attack.
  • FIG. 7 shows the chemotaxis of human T lymphocytes after stimulation with stromal cell-derived factor l ⁇ (SDF l ⁇ ) as an example.
  • SDF l ⁇ stromal cell-derived factor l ⁇
  • T lymphocytes from 825T allele carriers respond more strongly after stimulation with other chemokines, e.g. RANTES.
  • chemokines e.g. RANTES.
  • This behavior is explained by the fact that the chemotactic response is essentially controlled by betagamma - subunits of heterotrimeric G proteins (Arai, H., Tsou, CL, and Charo, IF Chemotaxis in a lymphocyte cell line transfected with CC chemokine receptor 2B: Evidence that directed migration is mediated by betagamma dimers released by activation of Galphai-coupled receptors. Proc. Na tl. Acad. Sci. US A. 94 (26): 14495-14499, 1997).
  • T lymphocytes from 825T allele carriers The increased activation of T lymphocytes from 825T allele carriers is also manifested in an increased proliferation of these cells compared to T lymphocytes from homozygous C825 allele carriers.
  • Chemotaxis expresses. This behavior manifests itself in the form of an increased cellular immune defense, which in particular
  • Organs (kidney, liver, pancreas, bone marrow, heart, etc.). It can thus be predicted that 825T allele carriers tend to develop an acute or chronic rejection reaction against such transplanted organs.
  • transplanted organs are from a donor who is the donor
  • Organs and tissues of such donors contribute to the increased immunological attack by the recipient's cells
  • the presence of an 825T allele is more responsive. There is also an increased response to acute or chronic viral infections.
  • the multiplication of the HIV virus m T lymphocytes is increased by activation of chemokine receptors, the effect of which is mediated by the activation of G proteins (Kmter, A., Catanzaro, A., Monaco, J., Ruiz, M. , Justement, J., Moir, S., Arthos, J., Oliva, A., Ehler, L., Mizell, S., Jackson, R., Ostrowski, M., Hoxie, J., Offord, R. , and Fauci, AS CC-chemokines enhance the replication of T-tropic stra s of HIV-1 in CD (+) T cells: role of signal transduction. Proc. Na tl. Acad. Sci. U. S.A.
  • Genotyping at the GNB3 locus thus offers the possibility that HIV-positive 825T allele carriers are associated with an increased risk of showing an increased progression of the disease, in particular with an increased multiplication of the AIDS virus. There is also a risk of the CD4 cells sinking faster.
  • HIV virus sexual transmission pathway
  • macrophages, monocytes and Langerhans cells are initially infected.
  • the so-called "M-tropic""R5" HIV viruses use a chemokine receptor of the CCR5 type to enter these cells.
  • Individuals with a homozygous CCR5 ⁇ 32 deletion are at reduced risk of HIV infection. People in whom the CCR5 ⁇ 32 allele is in heterozygous form show an extended period from HIV infection to seroconversion or a delayed progression of the disease.
  • CCR5P1 CCR5 promoter
  • T-tropic viruses As the disease progresses, the type of virus changes in such a way that the so-called "T-tropic” (X4) viruses predominate, which then predominantly affect CD4-positive T lymphocytes. These viruses enter via the G protein-coupled CXCR4 - chemokine receptor, to whose natural ligands i.a. Stromal cell derived factor 1 alpha
  • SDF-l ⁇ belongs.
  • a number of chemokines (SDF-l ⁇ , RANTES, etc.) stimulate the proliferation of T-tropic viruses in CD4-positive T cells, the signal transmission via pertussis toxin-sensitive G proteins being of crucial importance: Inhibition of the G- Protein activation by incubating cells with pertussis toxin reduces virus replication, especially when the virus count is low.
  • SDF1-3 'UTR-801G-A A change in the gene which codes for SDF-1 (G ⁇ A - transition at position 801, counted by the start codon) is referred to as SDF1-3 'UTR-801G-A or as SDF1-3 ⁇ . Homozygous SDF1-3 ⁇ show a reduced progression to AIDS.
  • AIDS is defined as AIDS-defining disease or CD4 cell number ⁇ 200. This AIDS definition corresponds to the AIDS definition revised in 1993 by the Center for Disease Control (CDC; Atlanta, USA).
  • Fig. 9 shows the time from the first positive HIV test to AIDS diagnosis as Kaplan-Meier curves depending on the genotype.
  • Fig. 9 shows that homozygous 825T allele carriers reach the end point AIDS significantly earlier than homozygous or heterozygous 825C allele carriers according to the CDC definition of 1993.
  • FIG. 10 shows the time period between the first positive HIV test and a drop in the CD4 cell count below 200.
  • the time course for homozygous 825T allele carriers is also drastically accelerated compared to homo- and heterozygous C825 allele carriers.
  • FIG. 12 shows the period between the first positive HIV test and the maximum viral load. Again, it can be seen that 825T allele carriers have a significantly increased risk of having a maximum viral load earlier than homo- or heterozygous C825 allele carriers.
  • RH relative hazard
  • 95% CI 95% confidence tervall
  • GNB3 G protein ß3-lower unit
  • TT homozygous for 825T
  • TC and CC hetero- or homozygous for C825
  • CCR5 WT CCR5 wild type (absence of the ⁇ 32 deletion)
  • PCR-max period up to the maximum viral load
  • AIDS period until the onset of AIDS according to the CDC Defmitio from 1993
  • ns not significant O 00/15785
  • G proteins are also involved in the regulation of respiratory drive through hypoxia or hypercapnia (Prabhakar, NR, Kou, YR, and Kumar, GK G proteins in carotid body chemoreception. Biol. Signals 4: 271-276, 1995; Cachero, TG, Rocher, A., Rigual, RJ, and Gonzalez, C. Effects of fluoride and cholera and pertussis toxins on sensory transduction in the carotid body. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 269: C1271-C1279, 1995).
  • G proteins are significantly involved in processes that lead to bone remodeling. A changed activation of G-proteins is therefore significantly involved in the risk of developing osteoporosis (May, LG and Gay, CV Multiple G-protein involvement in parathyroid hormone regulation of acid production by osteoclasts. J. Cell Biochem. 64 (1): 161- 170, 1997; Gordeladze, JO, Lund, HW, Jablonski, G., and Bruland, OS Diverse expression of G-proteins in human sarcoma cell lines with different osteogenic potential: Evidence for the involvement of G i2 in cell proliferation. J. Cell. Biochem. 60: 95-106, 1996).
  • the erection of the penis after sexual stimulation is caused by an increased blood flow combined with a reduced blood flow.
  • the mechanisms required for increased blood flow include the effects of hormones, the effects of which are mediated by G proteins.
  • homozygous C825 allele carriers have a 4-fold higher risk than homozygous 825T allele carriers, and double the risk of heterozygous 825T allele carriers of erectile dysfunction (impotence). Furthermore, the risk for heterozygous 825T allele carriers is roughly doubled compared to homozygous 825T allele carriers.
  • Carriers of the 825T allele often have impaired thyroid function and must be treated with thyroid hormones (e.g. thyroxine).
  • thyroid hormones e.g. thyroxine
  • the detection of an 825T allele is therefore suitable for predicting an increased risk of death for the unborn child of pregnant women with a gestational pregnancy.
  • Gestational gestosis is a serious illness that is associated with high blood pressure, edema and protein excretion. Gestosis is associated with a considerable risk for the pregnant woman, but especially for the unborn child. There were 188 women without gestational and 191 women with
  • GNB3 TC or TT genotype
  • the homozygous presence of the 298Asp variant in eNOS leads to a 10-fold increased risk of a gestational pregnancy.
  • the heterozygous presence of the 298Asp variant in eNOS leads to a 2-fold increased risk of a gestational pregnancy.
  • Another object of the present invention is the pharmacogenetics of the GNB3-825T allele, ie the ability to use the genotype to predict the effect of pharmaceuticals. Most pharmaceuticals (hormones, receptor agonists) exert their effect via receptors that couple to G-Proteme. Antagomsten block the hormone-receptor interaction.
  • genotyping at the GNB3 locus is suitable for predicting the effectiveness of pharmaceuticals based on the genotype.
  • This relates to the responsiveness in vivo to hormones, transmitters (also neurotransmitters) or pharmaceuticals which activate those G-Protem heterotrimers which contain the G-Protem subunits Gß3 and Gß3s.
  • This is accompanied by the prediction of a reduced effectiveness of hormones, neurotransmitters or pharmaceuticals which stimulate the G protein subunit G ⁇ S, e.g. ß-adrenergic agonists.
  • This also applies when the detection of the Argl ⁇ Gly variant and the Gln27Glu variant in the ⁇ 2-adrenergic receptor is used simultaneously.
  • the presence of the GNB3-825T allele therefore indicates a changed pharmacogenetics and should be considered when selecting a specific form of therapy (pharmacological or non-pharmacological) and when dosing drugs or hormones for hypertension, diabetes mellitus, coronary heart disease, acute myocardial infarction with or without cardiac arrhythmia, cardiac arrhythmia, graft rejection, erectile dysfunction etc. are taken into account.
  • the presence of the GNB3-825T allele also allows prediction of the effectiveness of the administration of erythropoietm on blood formation and prediction of the development of hypertension under this therapy, as well as the prediction of the risk of hypertension under immunosuppressive therapy (eg with cyclosporm) to develop. 15.2 Agonists at the serotonin receptor
  • the stroke volume is reduced on average by 3 ml with homozygous C825 allele carriers, but by 12 ml with homo- and heterozygous 828T allele carriers (p ⁇ 0.05).
  • the GNB3 C825T status the pharmacological-physiological effect of a blockade of ⁇ -adrenergic receptors can be predicted. This doesn't just apply to non-selective ß-blockers like that Propanolol called, but on all ß-adrenoceptor blockers, including selective ß1- and ß2-receptor blockers.
  • prostaglandin El is injected into the corpus cavernosum for diagnostic clarification, but also in order to possibly initiate long-term therapy.
  • Prostaglandin El activates the adenylyzyclase, and the subsequent formation of cAMP relaxes smooth vascular muscle cells and thus induces an increased arterial bleeding and thus the erection of the penis.
  • the degree of erection can be quantified using a point system (score 0-5). Scores 4 and 5 correspond to a smooth erection sufficient for penetration, while scores ⁇ 4 are not sufficient.
  • homozygous 825T allele carriers can be assigned an approximately double risk of not responding to the injection with prostaglandin El with a sufficient erection. 16.
  • Gß3 inhibitors
  • Another object of the present invention is the production of pharmaceuticals which inhibit the Gß3s splice variant.
  • Gß3s subunit is suitable alone or in combination with different G ⁇ and G ⁇ subunits in Sf9 insect cells, in other cells suitable for transfection, or the use of purified G ⁇ and G ⁇ ß3s subunits in a reconstitution system Presence of a G-Protem-coupled receptor.
  • Such systems can e.g.
  • test system can also be used as a "high-throughput screen mg system" for testing a large number of substances.
  • Gß3s-2 a further splice variant of the Gß3s subunit was found in human heteromeric G-proteins, which is designated Gß3s-2.
  • neutrophils from humans were homozygous for the C825 in GNB3 (CC genotype) or heterozygous for the C825T polymorphism (TC genotype).
  • the mRNA was extracted using standard methods and rewritten into cDNA using the reverse transcriptase reaction.
  • the cDNA encoding Gß3 was amplified by a polymerase chain reaction. The following primers were used:
  • primers The location of these primers is chosen such that e primer is in the region of exon 9 of the gene, while the other primer in exon 11 is in the 3 'untranslated region.
  • PCR products were separated in a 2.5% agarose gel in 0.5 x TBE plus 0.1 ⁇ m / ml ethidium bromide and visualized under UV light.
  • PBR322 DNA / Alu I was used as the large marker.
  • the truncated PCR product was found to represent a new splice variant of the Gß3 gene. A representation of this can be found in Appendix 3.
  • the complete sequence of the cDNA is shown, as previously used by Levine et al. (Levine, MA, Smallwood, PM, Moen, PT, Jr., Helman, LJ, and Ahn, TG Molecular cloning of beta 3 subunit, a third form of the G protein beta-subunit polypeptide. Proc.Natl.Acad Sci. USA 87 (6): 2329-2333, 1990). The numbering originally given by these authors is used here maintained so that the start codon ATG is assigned to position 6 of the nuclear sequence.
  • the newly described deletion occurs in exon 10 of the gene, closes the previously described C825T polymorphism with em and comprises 129 nucleotides, which corresponds to a loss of 43 amino acids at the protein level (referred to in Appendix 3 as "deletion in Gß3s-2") .
  • the open reading frame is retained.
  • Nucleotides 708-836 or nucleotides 712-840 can be omitted. If the ATG of the start codon is set to 1, the nucleotides 702-830 and 706-834 are omitted. Knowing the exact location of this deletion is insignificant for the new cDNA and ammosaur sequences of Gß3s-2.
  • Appendix 3 also shows the polymorphism sites C825T and C1423T. Because of the use of the original Levine et al. Appendix 3 shows the C825T polymorphism at position 831 and the C1243T polymorphism at position 1249. By further sequencing, a new T657A polymorphism was found, which occurs in approximately 1-3% of all Caucasians.
  • the new cDNA sequence of Gß3s-2 is shown in Appendix 4 combined with the amino acid sequence.
  • G-protein ß subunits belong to the family of WD repeat proteins. Such ß subunits are highly conserved. It is known that such ß subunits form a spatial structure similar to that of a propeller with seven propeller blades (Sondek, J., Böhm, A., Lambright, DC, Hamm, HE and Sigler, PB Crytal structure of a G protein ß ⁇ dimer at 2.1 ⁇ resolution. Nature 379: 369-374, 1996). Due to the deletion occurring in Gß3s-2, it can be predicted that a new ⁇ -subunit will arise which, analogous to Gß3-s, has only six instead of seven such rotor blades. This is shown schematically in Fig. 14, showing at the same time the deletion previously found in Gß3-s
  • G-protein heterotrimers which contain Gß3s-2 are functionally active.
  • the Sf9 insect cell system was used (Siffert, W. Rosskopf, D., Siffert, G., Busch, S., Moritz, A., Erbel, R., Sharma, AM, Ritz, E. , Wichmann, HE, Jakobs, KH, and Horsthemke, B. Association of a human G-protem beta3 subunit variant with hypertension. Nat.Genet. 18 (1): 45-48, 1998).
  • the cells were transfected with G ⁇ 2, G ⁇ l2 and the m2 muscarinic acetylchol receptor.
  • ⁇ -subunits of heterotrimeric G proteins can stimulate different isoforms of the phospholipase Cß.
  • This enzyme cleaves phospholipids, eg phosphatdylinositol-4, 5-bisphosphate to the "second messenger” molecules inos ⁇ tol-1, 4, 5-trisphosphate (IP3) and 1,2-diacylglycerol (DAG), IP3 causes the release of calcium Ions from intracellular stores, while DAG activate different isoforms of protein kinase C.
  • IP3 5-trisphosphate
  • DAG 1,2-diacylglycerol
  • the activation of phospholipase C is therefore an essential step in cell activation. It was investigated whether ß ⁇ units containing Gß3s-2 can activate the phospholipase Cß3 (PLCß3).
  • the COS-7 cell system was used, which is widely used in the generally accessible literature for the transient transfection of proteins. These cells were identified with the PLCß3, G ⁇ l2 and transfected different Gß subunits. The cells were pretreated with radioactively labeled [3H] inositol. The formation of inositol phosphates (IP) was quantified according to standard methods, the amount of IP formed being a measure of the activation of the PLC. As shown in Fig. 16, ⁇ dimers containing Gß3, Gß3s or Gß3s-2 can activate the PLCß3. For comparison, the activation of the PLCß3 after transfection of Gßl is also shown.
  • IP inositol phosphates
  • Gß3s-2 is capable of stimulating typical cellular effector systems. It is therefore a fully functional protein, whereby persons who carry an 825T allele and express this protein are associated with an increased cellular activatability.
  • the Gß3s-2 splice variant found can be used advantageously by producing corresponding proteins with the aim of developing or testing chemicals which inhibit the protein or prevent its interaction with G-protein ⁇ or ⁇ subunits.
  • the Gß3s-2 splice variant can also be expressed in human or animal cells or tissues for therapeutic purposes.
  • nucleic acid sequence of the cDNA shown in Appendix 3 Another use of the nucleic acid sequence of the cDNA shown in Appendix 3 is to develop gene probes for the detection of this nucleic acid sequence. Furthermore, an antisense construct can be found in cells and tissues
  • Antisense constructs can also be introduced into such cells or tissues with the aid of different vectors (e.g. genetically modified viruses).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Genveränderung im Gen für die Gβ3-Untereinheit des humanen G-Proteins, wobei an Position 825 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt und/oder wobei an Position 1429 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt, zur Ermittlung des Risikos, an einer mit G-Protein-Fehlsteuerung assoziierten Krankheit zu erkranken.

Description

Genveranderung im Gen für die Gß3-Untereinheit des humanen G- Proteins
D e vorliegende Erfindung betrifft eine neue Nu lemsauresequenz codierend für die Gß3-Untereιnheιt des humanen G-Proteins, sowie die Verwendung von Gß3-Untereιnheιten der G-Proteme zur Ermittlung des Risikos, an einer Krankheit, die mit einer G-Protein-Fehlsteuerung assoziiert ist, zu erkranken.
Heterotrimere Guaninnukleotid-bindende Proteine (G-Proteme) haben eine herausragende Bedeutung bei der intrazellularen Signaltransduktion. Sie vermitteln die eiterleitung extrazellularer Signale nach Stimulation von Hormonrezeptoren und anderen Rezeptoren, welche nach Rezeptoraktivierung eine Konformationsanderung durchmachen. Dies fuhrt zur Aktivierung von G-Proteinen, welche nachfolgend intrazellulare Effektoren (z.B. Ionenkanale, Enzyme) aktivieren oder hemmen können. G- Prote ne steuern die intrazellulare Signalverabeitung nach hormoneller Stimulation heptahelikaler Rezeptoren in der Zellmembran, aber auch nach Stimulation von Rezeptoren mit intrinsischer Tyrosinkinaseaktivitat . Zu den regulierten Zellfunktionen gehören unter anderem Zellteilung und Zellwachstum, Kontraktion, Freisetzung von Zellmhaltsstoffen u. v.m..
Heterotrimere G-Proteme sind aus drei Untereinheiten, den α-, ß- und γ-Unteremheiten, zusammengesetzt. Bislang wurden mehrere unterschiedliche α-Unteremheiten, 5 ß-Unteremheiten und ca. 12 γ-Unteremheiten mittels biochemischer und molekularbiologischer Methoden nachgewiesen (Birnbaumer, L. and Birnbaumer, M. , Signaltransduction by G protems: 1994 edition. J.Recept.Res. 15:213-252,1995; Offermans, S. ind Schultz, G. Complex Information processing by the transmembrane signaling
System involving G proteins. Naunyn Schmiedebergs
Arch.Pharmacol. 350:329-338,1994; Nürnberg, B., Gudermann, T. and Schultz, G. Receptors and G proteins as primary components of transmembrane signal transduction. Part 2. G proteins: structure and function. J.Mol.Med. 73:123-132,1995; Neer, E.J.
Heterotrimeric G proteins: Organizers of Transmembrane Signals.
Cell 80:249-257, 1995; Rens-Domiano, S. and Hamm, H.E.
Structural and functional relationships of heterotrimeric G proteins. FASEB J. 9:1059-1066, 1995).
Die rezeptorvermittelte Aktivierung bestimmter -Untereinheiten kann durch Vorbehandlung mit Pertussistoxin (PTX) gehemmt werden. Dazu gehören insbesondere die α- Isoformen α-il, α-i2 und α-i3 sowie unterschiedliche αo- Untereinheiten. Solche G-Proteine werden auch als "PTX- sensitive G-Proteine bezeichnet.
ßγ-Untereinheiten erfüllen wesentliche Funktionen bei der G-Protein-Aktivierung sowie bei der Modulation intrazellulärer Reaktionen. Alle bisher bekannten G-Protein-ß-Untereinheiten weisen auf der Ebene der Nukleodtidsequenz und auf der Ebene der Aminosäuresequenz hohe Homologien auf. Dabei werden diese Ähnlichkeiten nicht nur innerhalb der humanen ß-Untereinheiten (Gßl, Gß2, Gß3) gefunden, sondern auch im Vergleich zu ß-Untereinheiten anderer Spezies, beispielsweise Fruchtfliege oder Hefe.
Kürzlich konnte im humanen GNB3-Gen, das für die Gß3- Untereinheit kodiert, eine Basenveränderung in Exon 10 (C825T) beschrieben werden, die zum alternativen Spleißen von Exon 9 führt. Das alternative Spleißen wird durch eine kryptische Spleißstelle in Exon 9 begünstigt, wobei der entfernt liegende Basenaustausch C825T das Spleißen verstärkt. Das alternative Spleißprodukt (Gß3s) weist einen Verlust von r23 bp (= 41 Aminosäuren) auf. Das GNB3-825T-Allel ist mit gesteigerter
Aktivierbarkeit von G-Proteinen und der essentiellen Hypertonie assoziiert (Siffert, ., Rosskopf, D., Siffert, G., Busch, S., Moritz, A., Erbel, R. , Sharma, A.M., Ritz, E., Wichmann, H.E., Jakobs, K.H., and Horsthemke, B. Association of a human G- protein beta3 subunit variant with hypertension. Nat . Genet . 18(l):45-48, 1998; Clapham, D.E. and Neer, E.J. G protein ßγ subunits. Annu. Rev. Pharmacol . oxicol. 37:167-203, 1997; Hamm, H.E. and Gilchrist, A. Heterotrimeric G proteins. Curr.Opin.Cell Biol. 8:189-196, 1996).
Dieses humane GNB3-Gen ist von Levine et al. (Levine,M.A. , Smallwood, P.M. , Moen,P.T. Jr., Helman, L. J. und Ahn,T.G. Molecular cloning of beta 3 subunit, a third form of the G protein beta-subunit polypeptide. Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A. 87 (6), 2329-2333 (1990)) beschrieben worden.
Gegenstand der Erfindung ist eine neue humane cDNA für die Gß3- Untereinheit von humanem G-Protein.
Überraschenderweise hat es sich nämlich herausgestellt, daß es im humanen GNB3-Gen einen weiteren Polymorphismus gibt, der im folgenden "C1429T" genannt wird. Dieser Polymorphismus findet sich an Position 1429 der cDNA. Dies entspricht dem Exon 11 der prä-mRNA, jedoch außerhalb des offenen Leserahmens im 3' nicht- translatierten Bereich.
Dieser Polymorphismus steht in einem ausgeprägten Verteilungsungleichgewicht mit dem bekannten C825T- Polymorphismus, derart, daß nahezu alle GBN3-825C-Allele den Genotyp 1429C und nahezu alle GBN3-825T-Allele den Genotyp 1429T aufweisen. Somit eignet sich dieser Polymorphismus C1429T ebensogut wie der Polymorphismus C825T zum Nachweis der gesteigerten Aktivierbarkeit von G-Proteinen. Der Polymorphismus C1429T st bezogen auf die Sequenz der cDNA, wie sie von Levine und Mitarbeitern beschrieben wurde. Hierbei kommt es an Position 1429 der cDNA zu einem Austausch des C durch ein T:
1381 ggcctgggtg gtatagggcg tttggccctg tgactatggc tctggcac (c/t) a ctagggtcct
In Anhang 1 ist die vollständige cDNA-Sequenz aufgelistet.
Bezogen auf die genomische Sequenz des GBN3 Lokus, wie er von Ansari-Laπ und Mitarbeitern beschrieben wurde (Ansari-Lari, M.A., Muzny,D.M., Lu,J., Lu,F., Lilley,C.E., Sρanos,S., Malley,T. und Gibbs,R.A., A gene-rich cluster between the CD4 and triosephosphate isomerase genes at human chromosome 12pl3. Genome Res. 6 (4), 314-326 (1996)), ist dieser Polymorphismus wie folgt lokalisiert (C59308T) :
59281 TTGGCCCTGT GACTATGGCT CTGGCAC (C/T) AC TAGGGTCCTG GCCCTCTTCT TATTCATGCT
In Anhang 2 ist die vollständige genomische Sequenz aufgelistet.
Der Nachweis dieses Polymorphismus erfolgt durch dem Fachmann geläufige Methoden wie spezifische Hybridisierung, Sequenzierung, PCR- Reaktion mit anschließender Restriktionsanalyse, DNA - Chip- Technologie, Single Strand conformation polymorphism etc.. In einem beispielhaften Versuch erfolgte der Nachweis durch Amplifikation des entsprechenden Genabschnitts und anschließende Analyse des Restriktions- Fragmentlangen-Polymorphismus, bei dem die Restriktionsenzyme Ba.nl, BshNI, £co64I oder deren Isoschizomere verwendet werden. Als Ergebnis findet sich eine große Übereinstimmung zwischen dem Genotyp an Positionen 825 und 1429:
Figure imgf000007_0001
Die neue Nuklemsauresequenz kann zur Herstellung von Antisense-Arzneimitteln zur Therapie oder Prävention von Krankheiten dienen, wobei eine zu dieser Nuklemsauresequenz komplemetare Nuklemsauresequenz zur Herstellung des Antisense- Arzneimittels eingesetzt wird. Die Patienten können dabei z.B. mit Antisense-Oligonukleotiden oder Vektoren zur Verhinderung der Transkription oder Translation der Gß3-Ünteremheιt behandelt werden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung von von ß3- Unteremheiten der G-Proteme zur Ermittlung des Risikos, an einer Krankheit, die mit einer G-Protem-Fehlsteuerung assoziiert ist, zu erkranken.
Obwohl die Gß3s- Spleißvariante, die den Polymorphismus C1429T aufweist bzw. auf den Polymorphismus C825T zurückzuführen ist, in Kombination mit den G-Protem-Unteremheiten Gαι2 und Gγ5 ein funktionelles Heterotπmer bilden kann, war es unklar, auf welche Weise Gß3s zu einer gesteigerten Aktivierbarkeit von G- Protemen fuhrt.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Untereinheit Gß3s zu einer gesteigerten Aktivierbarkeit von G-Proteinen fuhrt. Der Nachweis der gesteigerten Aktivierbarkeit von G-Proteinen erfolgte über die Transfektion der entsprechenden cDNAs und Expression von Gß3 und Gß3s im dem Fachmann wohlbekannten COS-7
Transfektionssystem. Hier zeigte sich, daß die Aktivierbarkeit von G-Proteinen nach Transfektion von Gß3s gegenüber Gß3 deutlich gesteigert ist (Fig.l). Zur Quantifizierung der Aktivierbarkeit von G-Proteinen wurde hier der Einbau von radioaktiv markiertem [35S]GTPγS in G-Protem α-Unteremheiten nach Stimulation mit dem Peptid Mastoparan-7 (Mas-7) gemessen.
Ähnliche Ergebnisse lassen sich im Sf9-Insektenzellen- Expressionssystem erzielen (Fig.2). Hier wird der m.2- muskarmerge Rezeptor zusammen mit den G-Protem-Unteremheiten Gαι3 und Gγ5 und entweder Gß3 oder Gß3-s im Sf9-System exprimiert. Nach Stimulation mit dem Agonisten Carbachol werden in Gegenwart von Gß3-s eine gesteigerte Potenz und eine gesteigerte Effizienz des Agonisten Carbachol bezogen auf die Stimulierbarkeit von G-Proteinen beobachtet.
Diese Versuche zeigen, daß die Spleißvariante Gß3-s für eine gesteigerte Aktivierung von G-Protemen ursächlich verantwortlich ist. Ferner beweisen diese Versuche, daß das Protein sich für eine Gentherapie für Krankheiten, die mit einer solchen G-Protem-Fehlsteuerung assoziiert sind, im Sinne der Erzielung einer gesteigerten zellularen Reaktivität eignet.
Unter Krankheiten, die mit einer G-Protem-Fehlsteuerung assoziiert sind, sind solche Erkrankungen zu verstehen, bei denen das G-Protem in der Signaltransduktion mvolviert ist und seine Funktion nicht m physiologischer Weise erfüllt. Die Fehlsteuerung kann eine Reihe von Ursachen haben, beispielsweise eine Veränderung im Strukturgen oder eine veränderte Genexpression. Die vorliegende Erfindung betrifft Krankheiten, die mit dem oben beschriebenen GNB3-825T-Allel bzw. GNB3-1429T-Allel assoziiert sind. Dazu zahlen Diabetes mellitus (Typ-2), Übergewicht und Adipositas, koronare Herzkrankheit, Immunerkrankungen infolge einer verstärkten Funktion des Immunsystems, und Risikoschwangerschaften mit der Gefahr einer vorzeitigen Geburt (Frühgeburt).-. Die folgenden Beispiele beziehen sich zwar auf Untersuchungen mit dem GNB3-825T-Allel . Aufgrund der großen Übereinstimmung (Kopplungsgleichgewicht) zwischen dem Genotyp an Positionen 825 und 1429 sind diese Beispiele und die aus den
Versuchsergebnissen gezogenen Schlußfolgerungen für das GNB3- 1429T-Allel ebenso gültig.
1. Vorhersage des Diabetes mellitus (Typ-2)
Der Typ-2-Diabetes (Synonyme: Altersdiabetes, nicht-Insulinpflichtiger Diabetes) ist eine schwerwiegende Erkrankung mit hoher kardiovaskulärer Morbiditat und Mortalität. Genetische Einflüsse und Übergewicht tragen wesentlich zur Pathogenese bei. Der Typ-2-Diabetes beginnt häufig als Insulinresistenz, welche zunächst durch eine gesteigerte Insulinsekretion kompensiert wird, so daß die betroffenen Individuen symptomlos (euglykamisch) bleiben. Erst wenn die gesteigerte Insulinsekretion nicht mehr aufrecht erhalten werden kann, kommt es zum Diabetes mit gesteigerten Blutzuckerspiegeln. Auf zellularer Ebene können Veränderungen in Komponenten der Insulmsignaltransduktion, z.B. bei Insulin- Rezeptor- Substrat 1 (IRS-1), PI-3-Kmasen, Proteinkinasen, etc. eine Insulinresistenz bewirken. Aber auch nach einer Zellstimulation mit Agonisten (z.B. Angiotensin II), die G- Protein-gekoppelte Rezeptoren aktivieren, kann eine zellulare Insulinresistenz herbeigeführt werden. Die Wirkung einer nachfolgenden Stimulation mit Insulin ist dann deutlich vermindert (Polonsky, K.S., Stuπs, J. , and Bell, G.I. Non- msulin-dependent diabetes mellitus - A genetically programmed failure of the beta cell to compensate for insulin resistance. N.Engl. J.Med. 334:777-783, 1996; O'Doherty, R., Stein, D. , and Foley, J. Insulin resistance. Diabetologia 40 Suppl 3:B10- 5:B10-5, 1997; Kahn, C.R., Vicent, D., and Doria, A. Genetics of non-msul -dependent (type-II) diabetes mellitus. Annu.Rev.Med. 47:509-531, 1996; Hansen, T., Andersen, C.B., Echwald, S.M., Urhammer, S.A., Clausen, J.O. , -Vestergaard, H., Owens, D. , Hansen, L., and Pedersen, 0. Identification of a common ammo acid polymorphism in the p85alpha regulatory subunit of phosphatidylmositol 3-kmase: effects on glucose disappearance constant, glucose effectiveness, and the insulm sensitivity mdex. Diabetes 46 (3) : 494-501, 1997; Folli, F., Kahn, C.R., Hansen, H., Bouchie, J.L., and Feener, E.P. Angiotensm II mhibits msulm signaling in aortic smooth muscle cells at multiple levels - A potential role for seπne phosphorylation m msulm/angiotensm II crosstalk. J.Clm.Invest. 100:2158-2169, 1997; Zhang, Y., Wat, N., Stratton, I.M., Warren-Perry, M.G., Orho, M., Groop, L., and Turner, R.C. UKPDS 19: heterogeneity m NIDDM: separate contributions of IRS-1 and b3-adrenergιc receptor mutations to insulm resistance and obesity respectively with no evidence for glycogen synthase gen mutations. Diabetologia 39:1505-1511, 1996; Almmd, K. , Bjorbaek, C, Vestergaard, H., Hansen, T., Echwald, S., and Pedersen, 0. Aminoacid polymorphisms of msulin receptor substrate-1 in non-msulm-dependent diabetes mellitus. Lancet 342:828-832, 1993; Laakso, M., Malkki, M., Kekalamen, P., Kuusisto, J. , and Deeb, S.S. Insulin receptor substrate-1 vaπants m non-msulm-dependent diabetes. J.Clm.Invest. 94:1141-1146, 1994).
Diese G-Protem-Aktivierung fuhrt zu einer Phosphorylierung von IRS-1 an Sermresiduen, wodurch die durch Insulm induzierte Phosphorylierung an Tyrosinresiduen reduziert wird. Als Folge davon kommt es zu einer reduzierten Interaktion von IRS-1 mit dem Insulinrezeptor und der PI-3-Kmase, d.h. zu einer verminderten Insulinwirkung. Eine gesteigerte Aktivierbarkeit von G-Protemen, die durch das GNB3 825T-Allel und die damit verbunαene Spleißvariante Gß3-s in vivo bewirkt wird, verstärkt die Neigung zur Insulinresistenz deutlich.
Es hat sich nun gezeigt, daß bei gleichzeitigem Vorliegen von Mutationen in Komponenten der Insulmsignaltransduktion (IRS1- Gen, 3931A-Varιante; Gly971Arg; p85α- regulatorische Untereinheit der PI3-Kιnase (1020 G →A; Codon 326 Met →lle; ß3-adrenerger Rezeptor (Trp64Arg) ; ß2-adrenerger Rezeptor (hier insbesondere die Argl6Gly- Variante und die Gln27Glu-Variante) ; Tumornekrosefaktor ; Leptin oder der Leptinrezeptor) , welche zur Insulinresistenz führen, und dem GNB3-825T-Allel, die Neigung zur Insulinresistenz und zum Diabetes drastisch ansteigt. Dieser Zusammenhang eröffnet die Möglichkeit, eine mit dem GNB3-825T-Allel assoziierte Diabetes mellitus vom Typ 2 zu diagnostizieren und eine derart genetisch bedingte Neigung zur Diabetes mellitus vom Typ 2 bei noch gesunden bzw. beschwerdefreien Personen vorherzusagen.
Zum Beweis wurde die DNA von über 700 Patienten mit Typ-2- Diabetes und von 1400 gesunden Kontrollpersonen gewonnen. Die Häufigkeiten des GNB3-825T-Allels und der IRS-l-Gly971Arg- Variante wurden verglichen. Tabelle I zeigt zunächst einen Vergleich der Allelfrequenzen bei Kontrollen und Fällen:
Tabelle I: Allelfrequenzen bei Kontrollen und Typ-2-Diabetikern
Figure imgf000011_0001
Werte entsprechen n (%) für Allele und Diabetes-assoziierte Erkrankungen, und Mittelwerte (SD) für kontinuierliche Variablen. p < 0.02 (χ2 = 8.1) versus Kontrollfrauen; 2, p < 0.001 (χ2 = 14.4) versus alle Kontrollen; 3, p < 0.001 (χ2 = 20.0) versus Kontrollmänner; p < 0.005 (χ2 = 12.9 ) versus alle Kontrollen; 5, p < 0.01 (χ2 = 13.2) versus Kontrollmänner; 6, p = 0.14 (χ2 = 3.1) versus Kontrollfrauen.
Die folgenden Tabellen Ila und Ilb zeigen das Risiko für Träger des GNB3-825T-Allels bzw. Träger des IRS1-3931A-Allels (einfache Effekte, Tabelle II.1) bzw. für Träger beider Allele (Kombinierte Effekte, Tabelle II.2), an Typ-2-Diabetes zu erkranken. Das Risiko ist hier als altersadjustierte Odds Ratio ausgedrückt, wobei die Odds Ratio für Fall-Kontroll-Studien etwa dem relativen Risiko bei prospektiven Studien entspricht.
Figure imgf000013_0001
Tabelle II: Odds Ratios für Diabetes für Träger des GNB3-T825-Allels, des IRS1-A-3931 Allels oder beider Allele
Dargestellt sind altersadjustierte Odds ratios.
II.1 Einfache Effekte
Figure imgf000013_0002
Tabelle II: Odds Ratios für Diabetes für Träger des GNB3-T825-Allels, des IRS1-A-3931 Ällels oder beider Allele
Dargestellt sind altersadjustierte Odds ratios.
II.2 Kombinierte Effekte
Figure imgf000014_0001
Man erkennt eine deutliche Risikosteigerung für den Typ-2-
Diabetes für Trager des GNB3-825T-Allels bzw. Trager des IRS1-
3931A-Allels (Tabellen II.1 und II.2). Eine drastische
Risikosteigerung findet man bei Individuen, bei denen beide
Gene verändert sind. Somit kann der Nachweis des GNB3-825T-
Allels dazu dienen, bei den betroffenen Personen die Neigung für eine Erkrankung an Typ-2-Dιabetes festzustellen bzw. eine genetisch bedingte Ursache einer bereits aufgetretenen
Erkrankung zu ermitteln.
2. Vorhersage von Adipositas/Ubergewicht
Die Regulation des Body Mass Index (BMI), ein Maß für dais: Verhältnis von Korpergewicht zu Körpergröße, wird durch viele Gene bestimmt. Übergewicht ist zu etwa 40% genetisch bedingt, wird aber auch durch überhöhte Kalorienzufuhr bei bestehendem Bewegungsmangel verursacht. Die Gß3-s Spleißvariante ist mit dem zellularen Phanotyp eines gesteigerten Zellwachstums verbunden. Damit ist es auch möglich, daß das GNB3-825T-Allel zu einem gesteigerten Korperwachstum, u.a. Übergewicht, prädisponiert, und epi- und hypostatische Effekte ausüben kann. Dabei kann ebenso wie beim Diabetes mellitus (Typ 2) ein Zusammenhang bestehen mit Veränderungen im IRSl-Gen (3931A- Variante; Gly971Arg) , im Gen, das für den ß3-adrenergen Rezeptor kodiert (Trp64Arg-Varιante) und im Gen, das für den ß 2-adrenergen Rezeptor kodiert, hier insbesondere die ArglδGly- Variante und die Gln27Glu-Varιante.
Untersuchungen an transgenen Mausen zeigten, daß das Fehlen des Gens, welches für das IRS-l-Protem kodiert, im Gegensatz dazu zu einer starken Verzögerung des Korperwachstums fuhrt (Tamemoto, H., Kadowaki, T., Tobe, K., Yagi, T., Sakura, H., Hayakawa, T., Terauchi, Y., Ueki, K. , Kaburagi, Y., Satoh, S., Sekihara, H., Yoshioka, S., Horikoshi, H., Furuta, Y., Ikawa, Y., Kasuga, M., Yazaki, Y., and Aizawa, S. Insulin resistance and growth retardation in mice lackmg ιnsulιa_receptor substrate-1. Na ture 372 : 182-186, 1994). Um die Korrelation von Adipositas mit dem Vorliegen des GNB3- 825-Nukleotιds und der Status des IRSl-Gens bezüglich des Vorliegens der Gly971Arg-Varιante zu überprüfen, wurde der BMI bei 20-30- ahπgen gesunden Mannern, bei denen gleichzeitig der Status des GNB3-825-Nukleotιds und der Status des IRSl-Gens bezüglich des Vorliegens der Gly971Arg-Varιante untersucht wurde, gemessen. Das Ergebnis ist in Figur 3 dargestellt.
Fig. 3 zeigt die Häufigkeitsverteilung der gemessenen Werte für den BMI. Bei Vorliegen des häufigeren IRSl-"GG"-Genotyps laßt sich mit dem GNB3-825T-Allel im Vergleich zum GNB3-C825-Allel eine signifikante Tendenz zu erhöhtem BMI nachweisen. Die Odds Ratio für das 75%-Quartιl gegenüber dem 25 % Quartil betragt 2,5. Dagegen wird der Neigung zu gesteigertem BMI bei Tragern des GNB3-825T-Allels bei gleichzeitiger Anwesenheit des IRS1- 3931A-Allels (Gly971Arg-Varιante) deutlich entgegengewirkt. Dies illustriert den interaktiven Effekt von GNB3 und IRSl auf den BMI. Somit laßt sich das Vorliegen des GNB3-825T-Allel zuverlässig mit Adipositas korrelieren. Damit ist es möglich, eine Neigung zu Adipositas bei Tragern dieses Alieis, insbesondere solchen, denen gleichzeitig das IRS1-3931A-Allel (Gly971Arg-Varιante) fehlt, vorherzusagen.
825T-Alleltrager weisen, wie z.B. in der DE 196 19 362 AI beschrieben, ein erhöhtes Risiko auf, an einer Hypertonie zu erkranken. Da Übergewicht und Adipositas in sehr starkem Maße für kardiovaskuläre Erkrankungen prädisponieren, wurde untersucht, ob junge Personen mit normalem Blutdruck, die ein 825T-Allel tragen, bereits ein erhöhtes Risiko für Übergewicht und Adipositas aufweisen. Dazu wurde bei 277 jungen, normotensiven Mannern die Körpergröße und das Korpergewicht bestimmt und der Blutdruck gemessen. Übergewicht wird als ein BMI > 25,0 kg/m2 definiert und Adipositas als > 27,0 kg/m2. Es besteht ein deutlicher Zusammenhang zwischen BMI und Blutdruckwerten. Die Frequenz des 825T-Allels steigt über vom 1. zum 4. BMI-Quartil linear an. Für homozygote 825T- O 00/15785
15
Allelträger lassen sich die folgenden Risiken (odds ratios; OR) berechnen a) BMI > 25,0 kg/m2 versus BMI < 25 kg/m2 (Übergewicht versus Normalgewicht) :
OR TT/CC = 2,5 (1,1 - 6,1; p = 0,03); OR TC/CC 1,5 (0,8 - 2,6; P = 0,2) b) BMI > 27 kg/m2 versus BMI < 25 kg/m2 (Adipositas versus Normalgewicht) :
OR TT/CC = 5,0 (1,4 - 18,3; p = 0,0083); OR TC/CC = 2,2 (0,8 - 6,3; p = 0,13) .
Somit ergibt sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Vorhandensein eines 825T-Allels und der Neigung zu Übergewicht und Adipositas. Dies erklärt unter anderem zum Teil das erhöhte Risiko von 825T-Allelträgern für Hypercholesterämie, Diabetes, Hypertonie und koronare Herzkrankheit/Myokardinfarkt .
GNB3 825T - Allel, BMI und Blutdruckwerte
Figure imgf000017_0001
O 00/15785
16
Figure imgf000018_0001
Genotypen sind als n (%) angegeben und kontinuierliche Variablen als Mittelwerte (Standardabweichung) ; fT = 825T Allelfrequenz; BMI (body mass index) ist als kg/m2 angegeben. BP syst = systolischer Blutdruck; BP diast = diastolischer Blutdruck.
3. Vorhersage von koronarer Herzkrankheit und Atherosklerose
Es ist bereits bekannt, daß koronare Herzkrankheit mit einer G- Protein-Fehlsteuerung assoziiert sein können. Um einen Zusammenhang zwischen dem Auftreten einer koronaren Herzkrankheit und dem Vorhandensein des GNB3-825T-Allels zu überprüfen, wurden Patienten mit angiographisch ausgeschlossener koronarer Herzkrankheit, mit koronarer Herzkrankheit (ohne Myokardinfarkt) , mit einem Myokardinfarkt und mit mehr als einem Myokardinfarkt auf das Vorhandensein dieses Alles überprüft. Das Ergebnis ist in Fig. 4 dargestellt.
Fig. 4 zeigt die Frequenz des GNB3-825T-Allels bei Patienten mit angiographisch ausgeschlossener koronarer Herzkrankheit (KHK) , mit KHK (ohne Myokardinfarkt; MI), mit einem Myokardinfarkt (MI) und mit mehr als einem Myokardinfarkt.
Man erkennt einen deutlichen Anstieg der Frequenz des GNB3- 825T-Allels bei KHK und MI. Das Risiko für KHK und MI wird durch das GNB3-825T-Allel gegenüber Kontrollen ohne KHK etwa verdoppelt .
Patienten mit Mutation im IRS-1 Protein (3931A-Allel; Gly971Arg-Variante) erfahren jedoch eine deutliche O 00/15785
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Risikoreduktion um bis zu 50 % bei Vorliegen des GNB3-C825- oder des GNB3-825T-Allels . Diese Veränderung im IRS-1-Protein übt also hypostatische Effekte aus, d.h. diese Variante schützt vor koronarer Herzkrankheit.
Vergleicht man Patienten mit KHK mit Individuen mit koronarangiographisch ausgeschlossener KHK, so ergeben sich die folgenden Odds Ratios:
Figure imgf000019_0001
Damit ist eine Korrelation zwischen dem Vorliegen des GNB3- 825T-Allels mit dem Auftreten koronarer Herzkrankheit belegt. Somit ist es möglich, eine Neigung zu koronarer Herzkrankheit bei Tragern dieses Ällels, insbesondere solchen, denen gleichzeitig das IRS1-3931A-Allel (Gly971Arg-Varιante) fehlt, vorherzusagen.
Ein besonderer Anwendungsbereich ist die Vorhersage einer koronaren Herzkrankheit, aber auch allgemein des kardiovaskulären Risikos (Bluthochdruck, usw.) bei Frauen, mit dem Ziel, diese einer gezielten, post-menopausalen Hormontherapie mit weiblichen Sexualhormonen zuzuführen, um das kardiovaskuläre Risiko zu vermindern.
Ein weiterer Anwendungbereich ist die Vorhersage eines erhöhten Risikos für Myokardinfarkte und plötzlichen Herztod. Dies hangt u.a. damit zusammen, daß G-Proteine auch Ionenkanale steuern. Genauer gesagt, steuern die Gα- und Gßγ-Untereinheiten von G- Protemen die Funktion vielfaltiger Ionenkanale, z.B. von Na+- Kanalen, Ca2+-Kanalen und K+-Kanalen. Eine genau abgestimmte Regulation solcher Ionenkanale ist für alle elektrisch erregbaren Gewebe von großer Wichtigkeit, insbesondere für das Herz (De Waard, M., Liu, H., Walker, D., Scott, V.E., Gurnett,
CA., and Campbell, K.P. Direct binding of G-protein ßγ complex to voltage-dependent calcium Channels. Nature 385 (6615) : 46- 450, 1997; Ma, J.Y., Catterall, W.A. , and Scheuer, T. Persistent sodiu currents through brain sodium Channels induced by G protein ßγ subunits. Neuron 19 (2) : 443-452, 1997; Kofuji, P., Davidson, N., and Lester, H.A. Evidence that neuronal G-protein-gated inwardly rectifiying K+ Channels are activated by Gßγ subunits and function as heteromultimers . Proc.Natl.Acad.Sci.USA 92:6542-6546, 1995; Krapivinsky, G., Krapivinsky, L., Wickman, K. , and Clapham, D.E. Gßγ binds directly to the G protein-gated K+ Channel, IκACh- J.Biol.Chem. 270:29059-29062, 1995).
Es hat sich gezeigt, daß Personen, die das GNB3-T825-Allel tragen, eine verstärkte Aktivität myokardialer K+- Kanäle zeigen. Dies führt zu einer beschleunigten Repolarisation der Herzmuskelzelle, und damit zu einer verkürzten Refraktarzeit . Diese Personen unterliegen damit einem erhöhten Risiko für Herzrhythmusstorungen, insbesondere ventrikulare Tachykardien, Extrasystolen, Kammerflattern und Kammerflimmern. Sie tragen ein verstärktes Risiko für einen plötzlichen Herztod auch im Rahmen eines akuten Myokardinfarkts .
Schließlich zeigen Trager des GNB3-825T-Allels bereits im Alter von 20 - 30 Jahren deutliche Veränderungen der Eigenschaften von Blutgefäßen. Besonders auffällig sind eine erhöhte Pulswellengeschwmdigkeit , ein gesteigertes Schlagvolumen des Herzens und ein erhöhter Pulsdruck. Diese Phänomene sind Ausdruck einer früh einsetzenden Neigung zu einer erhöhten Steife der Blutgefäße (verminderte Compliance) als Indikator für eine Atherosklerose. Die Genotypisierung zur Feststellung des GNB3-C825T-Allelstatus ist damit geeignet, ein erhöhtes Risiko für die Atherosklerose festzustellen. O 00/15785
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4. Vorhersage einer erhöhten Cholesterinkonzentration im Blut
Es ist allgemein bekannt, daß Menschen mit erhöhter Konzentration des Gesamtcholesterin im Blut 'ein erhöhtes Risiko für koronare Herzkrankheit und Herzinfarkt zuzuordnen ist. Es wurden 232 Personen im Alter von 18 - 40 Jahren bezüglich des C825T - Polymorphismus in GNB3 genotypisiert und das Gesamtcholesterin im Serum wurde mittels Standardmethodik quantifiziert. Nachfolgend wurden die gemessenen Cholesterinkonzentrationen (mg/dl) in Quartile aufgeteilt, und der Genotyp am GNB3 - Locus wurde den Quartilen zugeordnet. Die niedrigste Frequenz des 825T-Allels findet sich mit 23,3 % im 1. Quartil, wahrend die Frequenz des 825T-Allels in den Quartilen 2-4 deutlich hoher liegt.
Figure imgf000021_0001
Die Zahlen en tsprechen n (%)
Vergleicht man die Genotypverteilung oberhalb des Medianwertes ( > 181 mg/dl; TT = 19; TC = 60; CC = 50; Frequenz des 825T- Allels: 38 %) mit der unterhalb des Medianwertes ( < 181 mg/dl; TT = 8; TC = 34; CC = 51; Frequenz des 825T-Allels : 26, 9 %), so errechnen sich die folgenden Risiken für Cholesterinwerte im Bereich oberhalb des Medians :
Odds ratio TT/CC = 2,4 (p = 0,053); odds ratio TC/CC = 1,8 (p < 0.05) Damit ist das 825T- Allel mit einem erhöhten Risiko für eine Hypercholestermamie verbunden.
Eine Genotypisierung am GNB3-Locus bietet also die Möglichkeit zur Feststellung eines erhöhten Risikos für eine Hypercholestermamie und mit dem Ziel, betroffene Personen mit Pharmaka zu behandeln, d e das erhöhte Cholesterm senken können. Dazu gehören insbesondere Hemmstoffe des Enzyms 3- Hydroxy-3-methyl-glutaryl-Coenzym A-Reduktase (HMG-CoA- Reduktase) , z.B. Simvastatm, Pravastat , Fluvastat , Lovastatm, Atorvastatin und weitere sog. "Statine". Dazu gehören auch ß-Sitosterin, Sitostanol-Ester (auch in Lebensmitteln) , Fibrate und weitere Substanzen, die das Cholesterm senken.
Die genannten Pharmaka wirken hierbei auch als G-Protem Hemmer und lassen sich somit bei mit einer G-Prote -Fehlsteuerung assoziierten Krankheiten therapeutisch einsetzen.
5. Vorhersage einer verstärkten Funktion des Immunsytems
G-Proteine und G-Protein-gekoppelte Rezeptoren finden sich auch in allen Zellen des Immunsystems, insbesondere auch in Leukozyten. Chemotaxis von Zellen wird vorwiegend durch ßγ- Untereinheiten heterotrimerer G-Proteme vermittelt. Damit sollte auch das GNB3-825T-Allel zu einer gesteigerten Reaktionsfähigkeit des Immunsystems, insbesondere zu einer verstärkten Immunabwehr fuhren.
In der Tat weisen neutrophile Granulozyten von Tragern des GNB3-825T-Allels eine verstärkte Chemotaxis gegenüber dem Peptid fMLP auf (Fig.5). fMLP ist ein Peptid, welches für eine Vielzahl von bakteriellen Peptiden repräsentativ ist und chemotaktische Reaktionen stimuliert. Es dient daher als Testsystem für die Messung chemotaktischer Reaktionen von Zellen, welches dem Fachmann wohlbekannt ist. Der fMLP-Rezeptor aktiviert bekanntlich Pertussistoxin-sensitive G-Proteine. Die O 00/15785 r
21
Feststellung, daß Granulozyten von Tragern des GNB3-825T-Allels eine verstärkte fMLP-stimulierte Chemotaxis zeigen, steht in Einklang mit der Tatsache, daß die Chemotaxis von ßγ- Unteremheiten vermittelt wird.
Dieses Phänomen laßt sich auch in anderen Leukozyten, z.B. Lymphozyten, nachweisen. Somit besteht eine Korrelation zwischen dem GNB3-825T- Allel und einer gesteigerten Chemotaxis von Zellen des Immunsystems, z.B. von neutrophilen Granulozyten, T- Lymphozyten, siehe auch 6., oder B- Lymphozyten.
Ferner beobachtet man bei Tragern des GNB3-825T-Allels eine verstärkte Proliferationsneigung von Zellen des Immunsystems, besonders auch nach Impfungen.
Gesunde Trager des GNB3-825T-Allels zeigen eine erhöhte Anzahl von Leukozyten und von CD4-posιtιven T-Lymphozyten (absolut und prozentual) mit gesteigertem CD4/CD8 - Quotienten. Fig.6 zeigt dies für die erhöhte Zahl von CD4 - Lymphozyten. Umgekehrt zeigen Trager des GNB3-825T-Allels zeigen auch eine verstärkte Neigung, nach einer HIV-Infektion an AIDS zu erkranken, siehe auch 7., auch im Zusammenhang mit dem Nachweis der oben beschriebenen Genveranderung in Chemokmrezeptoren, insbesondere einer Δ32- Deletion im CCR5- Rezeptor oder im Bereich des Promotors dieses Gens.
Schließlich beobachtet man bei betroffenen Personen eine verstärkte Freisetzung von immunmodulatorischen Substanzen, Hormonen und anderen Substanzen aus Leukozyten (Zytokme, Interleukme, Wachstumsfaktoren, Antikörper, gefaßwirksame Substanzen) . In diesem Zusammenhang resultiert auch eine verstärkte Immunabwehr nach Transplantation von Organen oder Geweben (Niere, Herz, Knochenmark, Lunge, Haut, Leber etc.) mit der Gefahr der Transplantatabstossung. Außerdem folgt daraus eine verstärkte Neigung zu Autoimmunerkrankungen (Rheuma, Colitis ulcerosa, Morbus Crohn) und zu allergischen
Erkrankungen, z.B. der Haut, der Atemwege oder anderer Organe (z.B. Neurodermitis, Heuschnupfen, Asthma bronchiale). Dies beobachtet man auch in Kombination mit dem Nachweis anderer Genveränderungen, z.B. im ß2-adrenergen Rezeptor, hier insbesondere die ArglδGly-Variante und die Gln27Glu-Variante.
6. Vorhersage einer gesteigerten Funktion von T-Lymphozyten
T-Lymphozyten spielen eine wichtige Rolle im menschlichen Immunsystem und vermitteln dort die zelluläre Immunantwort. Eine gesteigerte Aktivierbarkeit von T-Lymphozyten hat unter anderem zur Folge, wie bereits erwähnt, daß transplantierte Organe (Niere, Leber, Herz, Lunge, Pankreas u.a.) einer verstärkten immunologischen Attacke unterliegen. In Fig. 7 ist als ein Beispiel die Chemotaxis menschlicher T-Lymphozyten nach Stimulation mit Stromal Cell-derived Factor lα (SDF lα) dargestellt. Man erkennt eine deutlich gesteigerte chemotaktische Antwort der Zellen von 825T - Alleltragern im Vergleich zu Zellen von homozygoten C825-Allelträgern.
In ähnlicher Weise antworten T-Lymphozyten von 825T- Alleltragern verstärkt nach Stimulation mit anderen Chemokinen, z.B. RANTES. Dieses Verhalten erklärt sich daraus, daß die chemotaktische Antwort wesentlich von betagamma - Untereinheiten heterotrimerer G- Proteine gesteuert wird (Arai, H., Tsou, C.L., and Charo, I.F. Chemotaxis in a lymphocyte cell line transfected with C-C chemokine receptor 2B: Evidence that directed migration is mediated by betagamma dimers released by activation of Galphai-coupled receptors. Proc . Na tl . Acad . Sci . U. S. A . 94 (26) : 14495-14499, 1997).
Die verstärkte Aktivierung von T-Lymphozyten von 825T- Alleltragern äußert sich auch in einer gesteigerten Proliferation dieser Zellen im Vergleich zu T-Lymphozyten von homozygoten C825 Alleltragern. O 00/15785
23 Somit laßt sich insgesamt vorhersagen, daß die T-Lymphozyten von 825T-Alleltragern auf geeignete Stimulation starker reagieren, was sich in einer gesteigerten Proliferation und
Chemotaxis äußert. Dieses Verhalten manifestiert sich in Form einer gesteigerten zellularen Immunabwehr, was insbesondere bei
Erkrankungen und operativen Eingriffen relevant ist, bei denen eine gesteigerte zellulare Immunabwehr vorliegt. Zu nennen ist hier besonders die immunologische Attacke von transplantierten
Organen (Niere, Leber, Pankreas, Knochenmark, Herz, etc.). Es laßt sich damit vorhersagen, daß 825T-Alleltrager vermehrt dazu neigen, gegen solche transplantierten Organe eine akute oder chronische Abstossungsreaktion zu entwickeln. Diese
Abstossungsreaktion wird weiter verstärkt, falls die transplantierten Organe von einem Spender stammen, der selbst
Trager eines 825T-Allels ist. Dies erklart sich damit, daß
Organe und Gewebe solcher Spender auf die gesteigerte immunologische Attacke durch Zellen des Empfangers bei
Vorhandensein eines 825T-Allels verstärkt reagieren. Ferner findet sich eine verstärkte Reaktion bei akuten oder chronischen Virusinfektionen.
7. Vorhersage einer verstärkten Progression von AIDS
Die Vermehrung des HIV-Virus m T-Lymphozyten wird durch eine Aktivierung von Chemokinrezeptoren, deren Wirkung über die Aktivierung von G-Proteinen vermittelt wird, gesteigert (Kmter, A. , Catanzaro, A. , Monaco, J. , Ruiz, M., Justement, J., Moir, S., Arthos, J. , Oliva, A., Ehler, L., Mizell, S., Jackson, R., Ostrowski, M. , Hoxie, J. , Offord, R., and Fauci, A.S. CC-chemokines enhance the replication of T-tropic stra s of HIV-1 in CD (+) T cells: role of Signal transduction. Proc . Na tl . Acad. Sci . U. S . A . 95 (20) : 11880-11885, 1998). Damit ist zu erwarten, daß in T-Lymphozyten von 825T- Alleltragern, die eine gesteigerte Aktivierbarkeit von G- Proteinen aufweisen, nach HIV-Infektion eine verstärkte Virusvermehrung stattfindet. Somit haben diese .Patienten ein erhöhtes Risiko, nach HIV-Infektion früher an AIDS zu erkranken O 00/15785
24 als HIV-positive Patienten, die homozygot für das C825-Allel am GNB3-Locus sind. Nachfolgend ist die Genotypverteilung von 515 HIV-positiven Patienten und von 622 HIV-negativen Blutspendern dargestellt .
Figure imgf000026_0001
Es findet sich ein signifikanter Unterschied der Genotypverteilung zwischen gesunden Kontrollprobanden und HIV- positiven Personen (chi quadrat = 4.253, 1 Freiheitsgrad, p = 0.0392; chi-square test for trend) . Das Risiko für den TT- versus den CC-Genotyp, HIV-positiv zu sein beträgt damit 1,5 (1,0 - 2,3; p= 0.035; chi Quadrat = 4.4).
Es findet sich eine weitere Akkumulation des 825T-Allels innerhalb der Gruppe von HIV-positiven Patienten die an AIDS erkrankt sind, bzw. deren Anzahl CD4-positiver Zellen unter 200 pro μl Blut abgesunken ist.
Figure imgf000026_0002
Damit besteht bei HIV-positiven Patienten, die ein 825T-Allel tragen, ein erhöhtes Risiko, an AIDS zu erkranken. Für homozygote 825T-Allelträger ist das Risiko gegenüber homozygoten C825-Allelträgern 2-fach erhöht (OR TT/CC = 2,0 (1,0 - 3,9; p < 0,05) ) . O 00/15785
25 Eine Genotypisierung am GNB3-Locus bietet also die Möglichkeit, daß HIV-positiven 825T-Allelträgern ein erhöhtes Risiko zugeordnet wird, eine verstärkte Progression der Erkrankung zu zeigen, wobei es insbesondere zu einer verstärkten Vermehrung des AIDS-Virus kommt. Ferner ist das Risiko eines schnelleren Absinkens der CD4-Zellen damit verbunden.
Im Rahmen der Infektion mit dem HIV-Virus (sexueller Übertragungsweg) kommt es zumeist zunächst zum Befall von Makrophagen, Monozyten und Langerhanszellen. Die sogenannten "M-tropen" "R5" HIV-Viren benutzen zum Eintritt in diese Zellen u.a. einen Chemokinrezeptor vom Typ CCR5. Individuen, bei denen eine homozygote CCR5Δ32-Deletion nachzuweisen ist, haben ein vermindertes Risiko für eine HIV-Infektion. Personen, bei denen das CCR5Δ32-Allel in heterozygoter Form vorliegt, zeigen einen verlängerten Zeitraum von der HIV-Infektion bis zur Serokonversion, bzw. eine verzögerte Progression der Erkrankung. (1. Quillent, C, Oberlin, E., Braun, J. , Rousset, D. , Gonzalez-Canali, G., Metais, P., Montagnier, L., Virelizier, J.L., Arenzana-Seisdedos, F., and Beretta, A. HIV- 1-resistance phenotype conferred by combination of two separate inherited mutations of CCR5 gene . Lancet 351 (9095) : 14-18, 1998; 2. Mummidi, S., Ahuja, S.S., Gonzalez, E., Anderson, S.A., Santiago, E.N., Stephan, K.T., Craig, F.E., O'Connell, P., Tryon, V., Clark, R.A., Dolan, M.J., and Ahuja, S.K. Genealogy of the CCR5 locus and chemokine System gene variants associated with altered rates of HIV-1 disease progression. Na t . Med. 4 (7) : 786-793, 1998; 3. Magierowska, M., Theodorou, I., Debre, P., Sanson, F., Autran, B., Riviere, Y., Charron, D., and Costagliola, D. Combined genotypes of CCR5, CCR2, SDFl, and HLA genes can predict the long-term nonprogressor Status in human immunodeficiency virus-1- infected individuals. Blood 93 (3) : 936-941, 1999; 4. Michael, N.L., Louie, L.G., Rohrbaugh, A.L., Schultz, K.A., Dayhoff, D.E., Wang, C.E., and Sheppard, H.W. The role of CCR5 and CCR2 polymorphisms in HIV-1 transmission and disease progression [see comments] . Na t .Med. O 00/15785
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3 (10) :1160-1162, 1997; 5. Fauci, A.S. Host factors and the pathogenesis of HlV-induced disease. Nature 384:529-534, 1996.)
Im Gegensatz dazu verstärkt die Gegenwart einer Variante im CCR5-Promoter (CCR5P1) die AIDS-Progression, insbesondere bei homozygoten CCR5P1-Trägern. (Martin, M.P., Dean, M., Smith, M.W., Winkler, C, Gerrard, B., Michael, N.L., Lee, B., Doms, R.W., Margolick, J. , Buchbinder, S., Goedert, J.J., O'Brien, T.R., Hilgartner, M.W., Vlahov, D., O'Brien, S.J., and Carrington, M. Genetic acceleration of AIDS progression by a Promoter variant of CCR5. Science 282 (5395) : 1907-1911, 1998.)
Im weiteren Verlauf der Erkrankung kommt es zu Veränderung der Virusart in der Weise, daß die sogenannten "T-tropen" (X4)- Viren überwiegen, welche dann vorwiegend CD4-positive T- Lymphozyten befallen. Der Eintritt dieser Viren erfolgt über den G-Protein- gekoppelten CXCR4 - Chemokinrezeptor, zu dessen natürlichen Liganden u.a. Stromal Cell Derived Factor 1 alpha
(SDF-lα) gehört. Eine Reihe von Chemokinen (SDF-lα, RANTES, etc.) stimulieren die Vermehrung von T-tropen Viren in CD4- positiven T-Zellen, wobei der Signalübertragung über Pertussistoxin-sensitiven G-Proteinen eine entscheidende Bedeutung zukommt: Eine Hemmung der G-Proteinaktivierung durch Inkubation von Zellen mit Pertussistoxin reduziert die Virusvermehrung insbesondere bei niedriger Viruszahl. (Kinter, A., Catanzaro, A. , Monaco, J. , Ruiz, M. , Justement, J. , Moir, S., Arthos, J., Oliva, A. , Ehler, L., Mizell, S., Jackson, R., Ostrowski, M., Hoxie, J. , Offord, R., and Fauci, A.S. CC- chemokines enhance the replication of T-tropic strains of HIV-1 in CD4(+) T cells: role of signal transduction. Proc . Na tl . Acad. Sci . U. S . A . 95 (20) : 11880-11885, 1998.) Umgekehrt läßt sich die Schlußfolgerung ziehen, daß bei Vorliegen eines 825T-Allels, welches die Expression von Gß3-s und Gß3-s2 und eine verstärkte Aktivierbarkeit von G-Proteinen anzeigt, die Vermehrung solcher Viren und damit die AIDS - Progression gesteigert sein sollten. O 00/15785
27 Eine Veränderung im Gen, welches für SDF-1 kodiert (G→A - Transition bei Position 801, gezählt vom Startkodon) wird als SDF1-3 'UTR-801G-A oder als SDF1-3Α bezeichnet. Homozygote SDF1-3Α zeigen eine verminderte Progression zu AIDS. (Winkler, C, Modi, W., Smith, M.W., Nelson, G.W., Wu, X., Carrington, M., Dean, M., Honjo, T., Tashiro, K. , Yabe, D. , Buchbinder, S., Vittinghoff, E., Goedert, J.J., O'Brien, T.R., Jacobson, L.P., Detels, R., Donfield, S., Willoughby, A. , Gomperts, E., Vlahov, D., Phair, J. , and O'Brien, S.J. Genetic restriction of AIDS pathogenesis by an SDF-1 chemokine gene variant. ALIVE Study, Hemophilia Growth and Development Study (HGDS) , Multicenter AIDS Cohort Study (MACS), Multicenter Hemophilia Cohort Study (MHCS), San Francisco City Cohort (SFCC) [see comments] . Science 279(5349) :389-393, 1998.)
Zum Nachweis einer verstärkten AIDS-Progression von 825T- Alleltragern wurden 690 HIV-positive, homo- und heterosexuelle Personen (Männer und Frauen) untersucht, bei den das HIV-Virus auf sexuellem Wege übertragen wurde. Nach Genotypisierung wurden die folgenden Endpunkte der Erkrankung festgelegt, die eine mögliche Definition der Erkrankung an AIDS darstellen:
l.AIDS. Hierbei ist AIDS definiert als AIDS- definierende Erkrankung oder CD4 -Zellzahl < 200. Diese AIDS - Definition entspricht der 1993 vom Center for Disease Control (CDC; Atlanta, USA) revidierten AIDS- Definition.
2. CD4 - Zellzahl < 200
3. Minimale CD4-Zellzahl 4. Maximale Viruslast
In Fig. 9 ist der Zeitpunkt vom ersten positiven HIV-Test bis zur AIDS- Diagnose als Kaplan- Meier- Kurven in Abhängigkeit vom Genotyp dargestellt. Fig. 9 zeigt, daß homozygote 825T- Alleltrager den Endpunkt AIDS gemäß der CDC - Definition von 1993 signifikant früher erreichen, als homozygote oder heterozygote 825C-Alleltrager . O 00/15785
28 Fig. 10 zeigt den Zeitraum zwischen erstem positiven HIV - Test und Absinken der CD4-Zellzahl unter 200. Hier ist der Zeitverlauf für homozygote 825T-Alleltrager gegenüber homo- und heterozygoten C825-Alleltragern ebenfalls drastisch beschleunigt .
Fig. 11 zeigt den Zeitverlauf von erstem positivem HIV - Test und individuell niedrigster CD4-Zellzahl . Hier ergibt sich ebenfalls eine signifikante Beschleunigung bei homozygoten 825T-Alleltragern gegenüber homo- und heterozygoten C825- Alleltragern.
In Fig. 12 ist der Zeitraum zwischen erstem positiven HIV-Test und maximaler Viruslast dargestellt. Wiederum zeigt sich, daß 825T-Alleltrager ein deutlich erhöhtes Risiko aufweisen, früher eine maximale Viruslast aufzuweisen als homo- oder heterozygote C825-Alleltrager.
7.1 Korrelation zum CCR5-Allelstatus
Nachfolgend wurde zusatzlich der CCR5-Allelstatus bezuglich des Vorhandenseins der Δ32-Deletion untersucht. Die in der nachfolgenden Tabelle dargestellten relativen Risiken (RH) werden zusammen mit den 95 % Konfidenz tervallen (95 % CI) dargestellt .
Ohne Beachtung des genetischen Hintergrunds ist das Risiko für AIDS oder Absinken der CD4-Zellzahl < 200 für homozygote 825T- Alleltrager gegenüber homo- und heterozygoten C825-Allelträgern etwa verdoppelt. Ohne Berücksichtigung des genetischen Hintergrundes findet man ein 1,4-fach erhöhtes Risiko für CCR5 Δ32 -Allelträger im Beobachtungszeitraum eine CD4-Zellzahl < 200 zu erreichen. Nachfolgend wird der Einfluß des 825T-Allels für CCR5-Wildtyp und für CCR5Δ32 getrennt untersucht. Bei Vorhandensein des homozygotem CCR5-Wildtyp betragt das Risiko O 00/15785
29 für AIDS oder CD4-Zellzahl < 200 für homozygote 825T- Alleltrager gegenüber heterozygoten C825-Alleltragern etwa 1,6.
Bei Vorhandensein des CCR5Δ32 Genotyps, welcher ursprünglich als protektiv beschrieben wurde, findet man jedoch für homozygote 825T-Alleltrager eine weitere Erhöhung des Risikos auf nahezu das 3-facne gegenüber heterozygoten C825- Alleltragern.
Tabelle :
GNB3 825 Genotypstatus und CCR5 -Genotypstatus und AIDS-
Progression
COX Proportional Hazard Modell:
Figure imgf000031_0001
RH = relative hazard; 95% CI = 95 % Kofidenz tervall; GNB3 = G -Protein ß3-Unteremheιt; TT = Homozygot für 825T; TC und CC, hetero- oder homozygot für C825; CCR5 WT = CCR5-Wildtyp (Fehlen der Δ32-Deletιon) ; PCR-max, Zeitraum bis zur maximalen Viruslast; AIDS, Zeitraum bis zum Eintritt von AIDS gemäß CDC- Defmitio von 1993; ns = nicht signifikant O 00/15785
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Es läßt sich daher zusammenfassend für HIV-positive Patienten feststellen:
1. Homozygotie für das 825T-Allel in GNB3 erhöht das Risiko für die Progression zu AIDS.
2. Dieser Effekt wird bei Vorliegen des CCR5Δ32-Genotyps weiter verstärkt.
8. Vorhersage einer erhöhten C02- bzw. Hypoxietoleranz
Bekanntlich sind G-Proteine auch an der Regulation des Atemantriebs durch Hypoxie bzw. Hyperkapnie beteiligt (Prabhakar, N.R., Kou, Y.R., and Kumar, G.K. G proteins in carotid body chemoreception. Biol. Signals 4:271-276, 1995; Cachero, T.G., Rocher, A. , Rigual, R.J., and Gonzalez, C. Effects of fluoride and cholera and pertussis toxins on sensory transduction in the carotid body. Am. J. Physiol .Cell Physiol. 269:C1271-C1279, 1995).
Es hat sich herausgestellt, daß Probanden, die das GNB3-825T- Allel tragen, einen verminderten Antrieb der Atmung (Atemminutenvolumen) bei Erhöhung des inspiratorischen pC02 und damit eine gesteigerte C02-Toleranz zeigen. Eine erhöhte C02- Toleranz stellt insbesondere für solche Personen ein erhöhtes Risiko dar, in deren Arbeitsumgebung es zu einer C02- Akkumulation kommen kann. Die verminderte C02-Sensitivität beinhaltet dabei ein erhöhtes Risiko für eine spontan auftretende Bewußtlosigkeit, z.B. im Rahmen des narkotischen Effekts von C02. Betroffen hiervon sind z.B. Berufstaucher, Tunnelarbeiter, Piloten, U- Boot-Fahrer usw. Mit dem Nachweis des GNB3-825T-Allels können solche Personen identifiziert und gewarnt werden, so daß das Unfallrisiko vermindert wird.
9. Vorhersage von Osteoporose
Eine generalisierte Osteoporose stellt eine der. häufigsten Erkrankungen von Frauen nach der Menopause dar und beinhaltet O 00/15785
31 ein erhöhtes Risiko für Knochenfrakturen. G-Proteine sind an Prozessen, die zum Umbau des Knochens führen, maßgeblich beteiligt. Eine veränderte Aktivierbarkeit von G- Proteinen ist damit erheblich am Erkrankungsrisiko für Osteoporose beteiligt (May, L.G. and Gay, C.V. Multiple G-protein involvement in parathyroid hormone regulation of acid production by osteoclasts. J.Cell Biochem. 64 (1) : 161-170, 1997; Gordeladze, J.O., Lund, H.W., Jablonski, G., and Bruland, O.S. Diverse expression of G-proteins in human sarcoma cell lines with different osteogenic potential: Evidence for the involvement of Gi2in cell proliferation. J. Cell . Biochem. 60:95-106, 1996).
Auch in diesem Fall zeigen Trägerinnen des GNB3-825T-Allels ein erhöhtes Risiko, an Osteoporose zu erkranken.
10. Vorhersage von Morbus Alzheimer
Eine geänderte Aktivierbarkeit von G-Proteinen und eine veränderte Regulation von K+-Kanälen wurde bei Patienten mit Morbus Alzheimer beschrieben. Ferner wurde eine verminderte Aktivierung der Adenylylcyclase nach Stimulation ß- adrenerger Rezeptoren beschrieben. Diese Phänomene können auf eine erhöhte Aktivierbarkeit Pertussistoxin-sensitiver G-Proteine mit Expression der Gß3s-Spleißvariante zurückgeführt werden (Okamoto, T., Takeda, S., Murayama, Y., Ogata, E., and Nishimoto, I. Ligand-dependent G protein coupling function of amyloid transmembrane precursor. J.Biol.Chem. 270:4205-4208, 1995; Nishimoto, I., Okamoto, T., Matsuura, Y., Takahashi, S., Murayama, Y., and Ogata, E. Alzheimer amyloid protein precursor complexes with brain GTP-binding protein G0. Nature 362:75-79, 1993; Etcheberrigaray, R., Ito, E., Oka, K., Tofel-Grehl, B., Gibson, G.E., and Alkon, D.L. Potassium Channel dysfunction in fibroblasts identifies patients with Alzheimer disease. Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:8209-8213, 1993; Yamatsuji, T., Matsui, T., Okamoto, T., Komatsuzaki, K. , Zakeda, S., Fukumoto, H., Iwatsubo, T., Suzuki, N., Asami-Odaka, A. , Ireland, S., O 00/15785
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Kinane, T.B., Giambarella, U., and Nishimoto, I. G protein- mediated neuronal DNA fragmentation induced by familial Alzheimer's disease-associated mutants of APP. Science 272:1349-1352, 1996; Cowburn, R.F., Wiehager, B., Ravid, R., and Winblad, B. Acetylcholine muscarinic M2 receptor stimulated [35S]GTPγS binding shows regional selective changes in Alzheimer's disease postmortem brain. Neurodegeneration 5:19- 26, 1996) .
Demzufolge weisen Träger des GNB3-825T-Allels ein erhöhtes Risiko auf, an Morbus Alzheimer zu erkranken. Zudem trägt die bei Trägern des GNB3-825T-Allels zu beobachtende früh einsetzende unter 3. beschriebene Atherosklerose zur Entstehung des Morbus Alzheimer bei.
11. Vorhersage einer erektilen Dysfunktion (Impotenz)
Die Erektion des Penis nach sexueller Stimulation wird durch einen gesteigerten Blutzufluß bei gleichzeitig vermindertem Blutabfluß hervorgerufen. Die für den gesteigerten Blutzufluß erforderlichen Mechanismen umfassen die Wirkungen von Hormonen, deren Wirkung über G-Proteine vermittelt wird.
Es wurden 63 Männer mit nachgewiesener erektiler Dysfunktion und 614 gesunde, männliche Kontrollen am GNB3 825-Locus genotypisiert :
Figure imgf000034_0001
Die Zahlen sind n ( % ] O 00/15785
33 Die Verteilung der Genotypen ist signifikant verschieden (chi- Quadrat = 8,7; 2 Freiheitsgrade, p = 0,01), wobei bei den Männern mit erektiler Dysfunktion eine drastische Reduktion der Frequenz des 825T-Allels auf 19 % auffällt. Hierdurch lassen sich für die erektile Dysfunktion im Vergleich zu einer randomisierten Kontrollgruppe die folgenden Risiken (odds ratios; OR) errechnen:
CC/TT, OR = 4,0 (95 % CI: 0,9 - 16,9; p = 0,04) CC/TC, OR = 2,0 (95 % CI: 1,1 - 3,5; p = 0,01).
Damit haben homozygote C825-Allelträger gegenüber homozygoten 825T-Allelträgern ein 4-fach erhöhtes Risiko, gegenüber heterozygoten 825T-Alleträgern ein verdoppeltes Risiko, an einer erektilen Dysfunktion (Impotenz) zu erkranken. Ferner ist das Risiko für heterozygote 825T-Allelträger gegenüber homozygoten 825T-Allelträgern etwa verdoppelt.
12. Vorhersage von Schilddrüsenfunktionsstörungen
Träger des 825T-Allels weisen häufig eine gestörte Schilddrüsenfunktion auf und müssen mit Schilddrüsenhormonen (z. B. Thyroxin) behandelt werden.
13. Vorhersage eines erhöhten Schwangerschaftsrisikos
Hochdruck, Ödembildung und das sog. „HELLP-Syndrom" bedeuten eine schwerwiegende Gefahr für die Schwangerschaft, sowohl für das Leben der Mutter als auch für das Leben des ungeborenen Kindes. Es wurde gefunden, daß bei Trägerinnen des 825T-Allels, die einen Schwangerschaftshochdruck entwickeln (Gestose, Präeklampsie) ein hohes Risiko für eine Frühgeburt (Geburt vor der 37. Schwangerschaftswoche oder Geburtsgewicht des Kindes kleiner als 2500g, siehe auch 14.) besteht, wobei für diese Kinder zusätzlich das Risiko für eine Totgeburt oder für einen Tod nach der Entbindung besteht. Gleichzeitig 'erhöht sich bei Frauen, die Trägerinnen des 825T-Allels sind und unter O 00/15785
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Schwangerschaftsgestose leiden, das Risiko für spontane Aborte (habituelle Aborte) .
Der Nachweis eines 825T-Allels ist daher geeignet, em erhöhtes Todesrisiko für das ungeborene Kind von Schwangeren mit Schwangerschaftsgestose vorherzusagen.
Die Schwangerschaftsgestose (Praeklampsie) ist eine schwerwiegende Erkrankung, die mit Bluthochdruck, Ödemen und Proteinausscheidung einhergeht. Die Gestose ist mit einem erheblichen Risiko für die Schwangere, insbesondere aber für das ungeborene Kind verbunden. Es wurden 188 Frauen ohne Schwangerschaftsgestose und 191 Frauen mit
Schwangerschaftsgestose untersucht. Dabei wurde der Genstatus am GNB3-Locus und der Genstatus bezüglich der Glu298Asp - Variante im Gen untersucht, das für die endotheliale NO- Synthase (eNOS) kodiert. (Yoshimura et al. „A missense Glu298Asp variant in the endothelial nitric oxide synthase gene is associated with coronary spasm in the Japanese" , Hum Genet. 1998 Jul; 103(1) :65-9. )
Bei gleichzeitigem Vorliegen eines 825T-Allels in GNB3 (TC-oder TT-Genotyp) fuhrt das homozygote Vorliegen der 298Asp-Varιante in eNOS zu einem 10-fach gesteigerten Risiko für eine Schwangerschaftsgestose. Bei gleichzeitigem Vorliegen eines 825T-Allels in GNB3 (TC-oder TT-Genotyp) fuhrt das heterozygote Vorliegen der 298Asp-Varιante in eNOS zu einem 2-fach gesteigerten Risiko für eine Schwangerschaftsgestose.
14. Vorhersage eines niedrigen Geburtsgewichts
Bekannterweise besteht em empirischer Zusammenhang, der eine verse Relation zwischen Geburtsgewicht und dem Risiko beschreibt, im Laufe des Lebens an Übergewicht, Hypertonie, oder Typ-2- Diabetes zu erkranken. Hierbei wurde beschrieben, daß Individuen mit sehr niedrigem Geburtsgewicht besonders zu diesen Erkrankungen neigen. Es wurde deshalb untersucht, ob für O 00/15785
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Kinder mit 825T-Allel em erhöhtes Risiko besteht, mit niedrigem Geburtsgewicht auf die Welt zu kommen. Als niedriges Geburtsgewicht wurde dabei dasjenige Gewicht definiert, das sich nach Aufteilung aller Gewichte im niedrigsten Quartil der gesamten Verteilung befindet. Vergleicht man die Verteilung der Genotypen am GNB3-Locus zwischen dem 1. Quartil mit den zusammengefaßten Quartilen 2 - 4 so zeigt sich für homozygote 825T-Alleltrager gegenüber homozygoten C825-Alleltragern em 6- fach erhöhtes Risiko (95% CI = 1,3 - 28,6; p < 0.05) für niedriges Geburtsgewicht (Quartil 1 versus Quartile 2-4) und für heterozygote 825T-Alleltrager em 2,4-fach erhöhtes Risiko ( 95 % CI = 0,7 - 7,9) .
G ß3 Gen 825T - Allel und Geburtsgewicht
Figure imgf000037_0001
Nach einer Genotypisierung am GNB3-Locus wird also Tragern eines 825T-Allels em erhöhtes Risiko zugeordnet, mit niedrigem Geburtsgewicht geboren zu werden und einer intrauterinen Wachstumsretardierung zu unterliegen.
15. Pharmakogenetik
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Pharmakogenetik des GNB3-825T-Allels, d.h. die Möglichkeit, anhand des Genotyps die Wirkung von Pharmaka vorherzusagen. Die meisten Pharmaka (Hormone, Rezeptoragonisten) üben ihre Wirkung über Rezeptoren aus, die an G-Proteme koppeln. Antagomsten blockieren die Hormon- Rezeptor- Interaktion.
Es hat sich nun herausgestellt, daß die Genotypisierung am GNB3-Locus dazu geeignet ist, die Wirksamkeit von Pharmaka anhand des Genotyps vorherzusagen. Dies betrifft die Ansprechbarkeit in vivo auf Hormone, Transmitter (auch Neurotransmitter) oder Pharmaka, die solche G-Protem- Heterotrimere aktivieren, welche die G-Protem-Untereinheiten Gß3 und Gß3s beinhalten. Damit einher geht die Vorhersage einer verminderten Wirksamkeit von Hormonen, Neurotransmittern oder Pharmaka, welche die G-Protein-Untereinheit GαS stimulieren, z.B. ß-adrenerge Agonisten. Dies gilt auch bei gleichzeitiger Verwendung des Nachweises der ArglδGly-Vaπante und der Gln27Glu-Varιante im ß2-adrenergen Rezeptor. Das Vorhandensein des GNB3-825T-Allels zeigt also eine veränderte Pharmakogenetik an und sollte bei der spezifischen Auswahl einer Therapieform (pharmakologisch oder nicht- pharmakologisch ) und bei der Dosierung von Pharmaka oder Hormonen bei Hypertonie, Diabetes mellitus, koronarer Herzkrankheit, akutem Myokardinfarkt mit oder ohne Herzrhythmusstorungen, Herzrhythmusstorungen, Transplantatabstossung, erektiler Dysfunktion etc. berücksichtigt werden.
15.1 Erythropoetm
Im diesem Zusammenhang erlaubt das Vorhandensein des GNB3-825T- Allels aber auch die Vorhersage der Wirksamkeit der Gabe von Erythropoetm auf die Blutbildung und Vorhersage der Entstehung einer Hypertonie unter dieser Therapie sowie die Vorhersage der Gefahr, unter immunsuppressiver Therapie (z.B. mit Cyclosporm) eine Hypertonie zu entwickeln. 15.2 Agonisten am Serotonin-Rezeptor
Ebenfalls in diesem Zusammenhang kann die Wirksamkeit von Substanzen zu Therapie und Prophylaxe des Migraneanfalls (Agonisten am Serotonin-Rezeptor) vorhergesagt werden.
Dies wird anhand des folgenden Beispiels demonstriert. Hierbei wurde bei Probanden intrakoronar ein α2-adrenerger Agonist (BHT 933) appliziert, der zur Kontraktion von Koronargefäßen führt. Dieser Effekt wurde über die Flußanderung durch diese Gefaßabschnitte quantifiziert. Wie Fig. 8 zeigt, beobachtet man eine verstärkte Abnahme der Koronardurchblutung bei Tragern des GNB3-825T-Allels, unabhängig davon, ob sie an einer koronaren Herzkrankheit (KHK) erkrankt sind. Das heißt, daß bei Tragern des GNB3-825T-Allels eine Verstärkung der Wirkung solcher Pharmaka vorauszusagen ist.
15.3 ß-Adrenozeptorblocker
Als weiteres Beispiel für den Einsatz einer Genotypisierung am GNB3-Locus ist die Vorhersage der Wirksamkeit von Substanzen zu benennen, welche ß-adrenerge Rezeptoren blockieren. Hier ist anzuführen, daß junge, gesunde 825T-Alleltrager (homo- oder heterozygot) im Vergleich zu homozygoten C825-Alleltragern ein erhöhtes Schlagvolumen des Herzens aufweisen (TC/TT = 92,9 ± 4,1 ml (n=30); CC = 74,7 ± 4,0 ml (n=19) ;p<0, 01) . Nach intravenöser Gabe des ß-Adrenozeptorblockers Propanolol verringert sich das Schlagvolumen im Mittel um 3 ml bei homozygoten C825-Alleltragern, hingegen um 12 ml bei homo- und heterozygoten 828T-Alleltragern (p<0,05). In gleicher Weise findet sich eine verstärkte Verringerung des Herzzeitvolumens bei 825T-Alleltragern. Somit kann mittels Feststellung des GNB3 C825T-Status die pharmakologisch-physiologische Wirkung einer Blockade von ß-adrenergen Rezeptoren vorhergesagt werden. Dies bezieht sich nicht nur auf nicht-selektive ß-Blocker wie das genannte Propanolol, sondern auf alle ß-Adrenozeptorblocker, also auch selektive ßl- und ß2-Rezeptorblocker .
15.4 Prostaglandin El
Bei Vorliegen einer erektilen Dysfunktion erfolgt zur diagnostischen Abklärung, aber auch, um möglicherweise eine Dauertherapie einzuleiten, eine Injektion von Prostaglandin El ins corpus cavernosum. Prostaglandin El aktiviert die Adenylyzyclase, und die nachfolgende Bildung von cAMP relaxiert glatte Gefaßmuskelzellen und induziert damit einen erhöhten arteriellen Blutenstrom und damit die Erektion des Penis. Der Grad der erfolgenden Erektion kann über em Punktesystem (Score 0-5) quantifiziert werden. Hierbei entsprechen die Scores 4 und 5 einer sufflzienten, für eine Penetration ausreichende Erektion, wahrend Scores < 4 als nicht ausreichend zu betrachten sind.
Bei 87 Mannern mit erektiler Dysfunktion erfolgte eine Gabe von lOμg Prostaglandin El mit Quantifizierung des Erektions-Scores . Hierbei ergab sich folgende Verteilung der Genotypen: Ausreichende Erektion (Scores 4 und 5) : TT=3; TC=15; CC=16; (Frequenz des GNB3 825T-Allels: 30.9 %). Unzureichende oder fehlende Erektion: TT=3; TC=16; CC=34; (Frequenz des GNB3 825T- Allels: 20.8 %). In ahnlicher Weise findet man bei homzygoten C825-Alleltragern nach Injektion von Prostaglandin El einen verminderten Anstieg der dopplersonographisch gemessenen arteriellen Durchblutung.
Somit laßt sich homozygoten 825T-Alleltragern ein ca. verdoppeltes Risiko zuordnen, auf die Injektion mit Prostaglandin El nicht mit einer ausreichenden Erektion zu reagieren . 16. Gß3-Hemmer
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Pharmaka, welche die Gß3s - Spleißvariante hemmen.
Prinzipiell ist es möglich, Chemikalien zu synthetisieren, welche die Funktion des Gß3s - Proteins hemmen, indem diese z.B. zu einem beschleunigten Abbau des Proteins fuhren, oder seine Interaktion und Kombination mit α- und γ- Untereinheiten des humanen G-Proteins hemmen. Zur Identifizierung solcher Substanzen ist ein Screeningsystem erforderlich. Hierzu eignet sich die Expression der Gß3s-Untereιnheιt alleine oder in Kombination mit unterschiedlichen Gα- und Gγ-Unteremheiten in Sf9-Insektenzellen, in anderen zur Transfektion geeigneten Zellen, oder die Verwendung gereinigter Gα- und Gγß3s - Untereinheiten in einem Rekonstitutionssystem in Ab- oder Anwesenheit eines G-Protem-gekoppelten Rezeptors. Mittels solcher Systeme laßt sich z.B. die Wirkung von Chemikalien auf die Rezeptor- vermittelte Bindung von GTP an die Gα- Untereinheit untersuchen, wodurch letztendlich Chemikalien identifiziert werden können, welche die Funktion der Gß3s- Untereinheit hemmen. Em solches Testsystem kann prinzipiell auch als "High-Throughput-Screenmg-System" zur Testung einer Vielzahl von Substanzen eingesetzt werden.
Zwexte Spleißvarxante des Gß3s-Proteιns (Gß3s-2)
Durch weitere Analysen des GNB3 Gens wurde eine weitere Spleißvariante der Gß3s-Untereιnheιt heterotr merer G-Proteme des Menschen gefunden, die mit Gß3s-2 bezeichnet wird.
Hierzu wurde aus neutrophilen Granulozyten von Menschen die homozygot für das C825 in GNB3 sind (CC-Genotyp) , oder die heterozygot für den C825T - Polymorphismus sind (TC-Genotyp) die mRNA mittels Standardmethoden extrahiert und mittels der reversen Transkriptasereaktion in cDNA umgeschrieben. Die cDNA, die für Gß3 kodiert wurde mittels einer Polymerasekettenreaktion ampliflziert . Dabei kamen die folgenden Primer zum Einsatz:
Sense: 5' - gcc gtc aga ctt tca ctg gc - 3 ' Antisense: 5 ' -tgt tca ctg cct tcc act tcc - 3'
Die Lokalisation dieser Primer ist so gewählt, daß e Primer im Bereich von Exon 9 des Gens liegt, wahrend der andere Primer in Exon 11 im 3 ' -nicht-translatierten Bereich liegt.
Die folgenden PCR-Bedmgungen wurden eingesetzt:
5 min.: 94 °C - 1 min., 60 °C - 45 sek. , 72 °C - 1 min.; abschließend: 72 °C - 7 min.
Die PCR-Produkte wurden im 2,5 % Agarose-Gel in 0,5 x TBE plus 0,1 μm/ml Ethidiumbromid aufgetrennt und unter UV-Licht visualisiert . Als Großenmarker wurde pBR322 DNA/Alu I eingesetzt .
Wie in Fig. 13 ersichtlich wird, detektiert man in Zellen von Personen, die an Position 825 der cDNA ein T-Allel tragen (heterozygot oder homozygot) em weiteres spezifisches, verkürztes RT-PCR-Produkt .
Es wurde gefunden, daß das verkürzte PCR-Produkt eine neue Spleißvariante des Gß3-Gens repräsentiert. Eine Darstellung dazu findet sich in Anlage 3. Gezeigt wird die komplette Sequenz der cDNA, wie sie früher von Levine et al. beschrieben wurde (Levine, M.A., Smallwood, P.M., Moen, P.T., Jr., Helman, L.J., and Ahn, T.G. Molecular cloning of beta 3 subunit, a third form of the G protein beta-subunit polypeptide. Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87 ( 6) : 2329-2333, 1990). Hierbei wird die ursprünglich von diesen Autoren vorgegebene Numerierung beibehalten, so daß das Startkodon ATG der Position 6 der Nuklemsequenz zugeordnet wird.
Dargestellt ist die bereits früher beschriebene Deletion der Nukleotide 504 - 626 (entsprechend 498 - 620 falls die Numerierung mit dem Startkodon ATG beginnt) , die durch alternatives Spleißen des Gens bei Tragern eines 825T-Allels bewirkt wird. In Anlage 3 wird dieser Bereich mit "Deletion in Gß3s" bezeichnet (Siffert, W., Rosskopf, D., Siffert, G, . Horsthemke, B. Association of the human G-protem beta3 subunit variant with hypertension Nat.Genet. 18(1): 45-48, 1998). Die jetzt neu beschriebene Deletion tritt in Exon 10 des Gens auf, schließt den früher beschriebenen C825T-Polymorphιmus mit em und umfaßt 129 Nukleotide, was auf Proteinebene einem Verlust von 43 Aminosäuren entspricht (in Anlage 3 mit "Deletion in Gß3s-2" bezeichnet) . Der offene Leserahmen bleibt dabei erhalten. Die genaue Lage der Deletion laßt sich wegen repetitiver Sequenzen nicht eindeutig feststellen. Es können die Nukleotide 708 - 836 oder die Nukleotide 712 - 840 wegfallen. Legt man das ATG des Startkodons mit 1 fest, so entfallen die Nukleotide 702 - 830 bzw. 706 - 834. Die Kenntnis der genauen Lage dieser Deletion ist für die neue cDNA- und Ammosaurensequenzen von Gß3s-2 unerheblich. In Anlage 3 sind ferner die Polymorphismusstellen C825T und C1423T dargestellt. Wegen der Verwendung der ursprünglichen Numerierung nach Levine et al. in Anlage 3 findet sich der C825T-Polymorphιsmus an Position 831 und der C1243T-Polymorphιsmus an Position 1249. Durch weiteres Sequenzieren wurde em neuer T657A- Polymorphismus gefunden, der bei ca. 1-3 % aller Kaukasier auftritt .
Die neue cDNA-Sequenz von Gß3s-2 ist in Anlage 4 gemeinsam mit der Aminosauresequenz kombiniert dargestellt.
G-Protein ß-Unteremheiten gehören zur Familie der WD-repeat- Prote e. Solche ß-Unteremheiten sind hoch konserviert. Bekannt ist die Tatsache, daß solche ß-Unteremheiten eine räumliche Struktur ausbilden, die der eines Propellers mit sieben Propellerblattern ähnelt (Sondek, J., Böhm, A. , Lambright, D.C, Hamm, H.E. and Sigler, P.B. Crytal structure of a G protein ßγ dimer at 2.1Ä resolution. Nature 379:369-374, 1996) . Aufgrund der in Gß3s-2 auftretenden Deletion laßt sich vorhersagen, daß eine neue ß-Unteremheit entsteht, welche, analog zu Gß3-s, nur sechs anstatt sieben solcher Rotorblatter aufweist. Dies ist in Fig. 14 schematisch dargestellt, wobei gleichzeitig die früher in Gß3-s gefundene Deletion gezeigt
Zunächst wurde untersucht, ob G-Protein-Heterotrimere, welche Gß3s-2 beinhalten funktioneil aktiv sind. Dazu wurde, wie früher beschrieben, das Sf9-Insektιonzellsystem eingesetzt (Siffert, W. Rosskopf, D. , Siffert, G., Busch, S., Moritz, A. , Erbel, R., Sharma, A.M., Ritz, E., Wichmann, H.E., Jakobs, K.H., and Horsthemke, B. Association of a human G-protem beta3 subunit variant with hypertension. Nat.Genet. 18(1): 45-48, 1998) . Die Zellen wurden mit Gαι2, Gγl2 und dem m2- muskarinergen Acetylchol rezeptor transflziert . Die Bindung von 35S-GTPγS an permeabilisierte Zellen wurde nach Stimulation mit Carbachol (lOOμM) quantifiziert. Hierbei ist der spezifische Einbau von 35S-GTPγS ein Maß für die Aktivierung von G-Protem α-Untereinheiten. Wie in Fig. 15 dargestellt beobachtet man in Abwesenheit einer ß-Untereinheit nur eine geringe G-Proteinaktivierung. Nach Transfektion von Gß3 oder Gß3s wird die G-Protemaktivierung deutlich verstärkt, wobei Gß3s potenter als Gß3 ist. Die neue Splicevariante Gß3s-2 fuhrt zur stärksten Potenzierung der durch den Agonisten Carbachol hervorgerufenen G-Protemaktivierung. Damit wird gleichzeitig gezeigt, daß Gß3s-2 trotz der Deletion eines Propellerblatts funktioneil aktiv ist und sogar zu einer verstärkten Aktivierung von G-Proteinen fuhrt. Damit werden auch frühere Befunde erklärt, die eine verstärkte Aktivierbarkeit von G-
Proteinen in Zellen von Personen nachgewiesen haben, welche ein 825T-Allel tragen (Siffert, W., Rosskopf, D. , Siffert, G., Busch, S., Moritz, A. , Erbel, R., Sharma, A.M., Ritz, E., Wichmann, H.E., Jakobs, K.H. and Horsthemke, B. Association of a human G-protein beta3 subunit variant with hypertension. Nat.Genet. 18(l):45-48, 1998. Pietruck, F., Moritz, A., Montemurro, M. Seil, A. , Busch, S., Rosskopf, D., Virchow, S., Esche, H., Brockmeyer, N., Jakobs, K.H., and Siffert, W. Selectively enhanced cellular signalling by Gx proteins in essential hypertension. Gαl2, Gαl3, Gßi and Gß2 are not mutated. Circ.Res. 79:974-983, 1996. Siffert, W. , Rosskopf, D. , Moritz, A. , Wieland, T., Kaldenberg-Stasch, S., Kettler, N., Härtung, K., Bechmann, S., and Jakobs, K.H. Enhanced G protein activiation in immortalized lymphoblasts from patients with essential hypertension. J. Clin. Invest . 96:759-766, 1995. Wirchow, S., Ansorge, N., Rübben, H., Wiffert, G., and Siffert, W. Enhanced fMLP-stimulated chemotaxis in human neutrophils from individuals carrying out the G protein beta3 subunit 825 T-allele. FEBS Lett. 436 (2) : 155-158, 1998).
Es ist allgemein bekannt, daß ßγ-Untereinheiten heterotrimerer G-Proteine unterschiedliche Isoformen der Phospholipase Cß stimulieren können. Dieses Enzym spaltet Phospholipide, z.B. Phosphatdylinositol-4 , 5- bisphosphat zu den "second messenger"- Molekülen Inosιtol-1, 4, 5-Trisphosphat (IP3) und 1,2- Diacylglycerol (DAG) , IP3 bewirkt die Freisetzung von Calzium- Ionen aus intrazellularen Speichern, wahrend DAG unterschiedliche Isoformen der Proteinkinase C aktivieren. Die Aktivierung von Phospholipase C ist damit ein wesentlicher Schritt in der Zellaktivierung. Es wurde untersucht, ob ßγ- Untere heiten, welche Gß3s-2 beinhalten, die Phospholipase Cß3 (PLCß3) aktivieren können. Dazu wurde das COS-7 Zellsystem eingesetzt, welches in der allgemein zuganglichen Literatur häufig für die transiente Transfektion von Proteinen Verwendung findet. Diese Zellen wurden mit der PLCß3, Gγl2 und unterschiedlichen Gß-Untereinheiten transfiziert . Die Zellen wurden mit radioaktiv markierten [3H] -Inositol vorbehandelt. Die Bildung von Inositolphosp aten (IP) wurde nach Standardverfahren quantifiziert, wobei die Menge der gebildeten IP ein Maß für die Aktivierung der PLC darstellt. Wie in Fig. 16 dargestellt, können ßγ-Dimere die Gß3, Gß3s oder Gß3s-2 enthalten die PLCß3 aktivieren. Zum Vergleich ist ebenfalls die Aktivierung der PLCß3 nach Transfektion von Gßl gezeigt.
Diese Untersuchungen belegen, daß Gß3s-2 in der Lage ist, die Stimulation typischer zellulärer Effektorsysteme zu bewirken. Es handelt sich somit um ein voll funktionsfähiges Protein, wobei Personen, die ein 825T-Allel tragen und dieses Protein exprimieren, eine verstärkte zelluläre Aktivierbarkeit zuzuordnen ist.
Die aufgefundene Spleißvariante Gß3s-2 läßt sich dadurch vorteilhaft nutzen, daß entsprechende Proteine hergestellt werden mit dem Ziel, Chemikalien zu entwickeln oder zu testen, die das Protein hemmen oder seine Interaktion mit G-Protein α- oder γ-Untereinheiten verhindern.
Insbesondere im Bereich der Therapie ist es sinnvoll, in Kenntnis der aufgefundenen Splicevariante Zellen oder Gewebe stabil oder transient zu transfizieren. Ebenfalls zu therapeutischen Zwecken kann die Gß3s-2 Splicevariante in menschlichen oder tierischen Zellen oder Geweben exprimiert werden .
Eine weitere Verwendung der in Anlage 3 dargestellten Nucleinsäuresequenz der cDNA besteht darin, Gensonden zum Nachweis dieser Nucleinsäuresequenz zu entwickeln. Weiterhin kann in Zellen und Geweben eine Antisense-Konstrukte
(z.B. Oligonukleotid) eingebracht werden mit dem Ziel, die Synthese der Gß3s-2 Splicevariante zu unterdrücken.
Antisense-Konstrukte können auch durch Zuhilfenahme unterschiedlicher Vektoren (z.B. gentechnisch veränderte Viren) in solche Zellen oder Gewebe eingebracht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Nuklemsauresequenz codierend für die Gß3-Unteremheιt des humanen G-Protems mit der in Anlage 1 dargestellten Sequenz.
2. Nuklemsauresequenz codierend für die Gß3-Unteremheιt des humanen G-Protems mit der in Anlage 2 dargestellten Sequenz.
3. Verwendung einer Genveranderung im Gen für die Gß3- Unteremheit des humanes G-Protems, wobei an Position 825 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt und/oder wobei an Position 1429 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt, zur Ermittlung des Risikos, an einer mit G-Protem-Fehlsteuerung assoziierten Krankheit zu erkranken.
4. Verwendung nach Anspruch 3 zur Ermittlung des Risikos, an Diabetes mellitus Typ 2, Übergewicht und Adipositas, Hypercholestermamie, koronare Herzkrankheit, Myokardinfarkt, plötzlichem Herztod, Osteoporose, Atherosklerose, neurodegenerativen oder cerebrovaskularen Erkrankungen, insbesondere Morbus Alzheimer, einer Krankheit, die auf einer gesteigerten Reaktionsfähigkeit des Immunsystem beruht und/oder nicht an erektiler Dysfunktion zu erkranken.
5. Verwendung einer Genveranderung im Gen für die Gß3- Unteremheit des humanen G-Protems, wobei an Position 825 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt und/oder wobei an Position 1429 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt, zur Vorhersage des Risikos von Frauen, an einer kardiovaskulären Erkrankung, insbesondere Bluthochdruck oder koronare Herzkrankheit zu erkranken und zur Erstellung einer gezielten Hormontherapie um das kardiovaskuläre Risiko zu vermindern.
6. Verfahren zur Ermittlung des Risikos eines Probanden, an einer mit G-Protem-Fehlsteuerung assoziierten Krankheit zu erkranken, bei dem die Gensequenz für die Gß3-Unteremheιt des humanen G-Protems des Probanden mit der Gensequenz in Anlage 1 und/oder Anlage 2 vergleicht und für den Fall, daß sie mit der Gensequenz in Anlage 2 in Position 825 und/oder in Position 1429 übereinstimmt, dem Probanden ein erhöhtes Erkrankungsrisiko zuordnet.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos, an Diabetes mellitus Typ 2 zu erkranken, gleichzeitig Genveranderungen im IRSl-Gen (3931A- Variante; Gly971Arg) , im IRS2-Gen, im Gen, das für die p85α- regulatorische Untereinheit der PI3-Kmase kodiert (1020 G ->A; Kodon 326 Met ->Ile) , im Gen, das für den ß3-adrenergen Rezeptor kodiert (Trp64Arg) , im Gen, das für den ß2-adrenergen Rezeptor kodiert (hier insbesondere die Argl6Gly- Variante und die Gln27Glu-Vaπante) , im Gen, das für Tumornekrosefaktor α kodiert und/oder im Gen, das für Leptm oder den Leptmrezeptor kodiert, untersucht werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos, an Übergewicht und Adipositas zu erkranken, gleichzeitig Genveranderungen im IRSl-Gen (3931A- Variante; Gly971Arg) , im Gen, das für den ß3-adrenergen Rezeptor kodiert (Trp64Arg-Vaπante) und/oder im Gen, das für den ß2-adrenergen Rezeptor kodiert, (insbesondere die Argl6Gly- Variante und die Gln27Glu-Vaπante) untersucht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos, an koronarer Herzkrankheit und/oder Myokardinfarkt zu erkranken, gleichzeitig Genveranderungen im IRSl-Gen ( 3931A-Varιante; Gly971Arg) untersucht werden.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos, an Krankheiten, die mit einer gesteigerten Reaktionsfähigkeit des Immunsystems assoziiert sind, zu erkranken, gleichzeitig Genveränderungen im ß2- adrenergen Rezeptor (insbesondere die Argl6Gly- Variante und die Gln27Glu-Variante) untersucht werden.
11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos an Schwangerschaftsgestose zu erkranken, gleichzeitig Genveranderungen im für die endotheliale NO- Synthase kodierenden Gen (insbesondere die Glu298Asp-Variante) untersucht werden.
12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß homozygoten HIV-positiven Probanden ein erhöhtes Risiko zugeordnet wird, an AIDS zu erkranken.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos, an AIDS zu erkranken, gleichzeitig Genveranderungen im CCR5-Gen untersucht werden und daß den homo- oder heterozygoten Probanden für den CCR5Δ32- Polymorphismus ein weiter erhöhtes Risiko zugeordnet wird, an AIDS zu erkranken.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos, an AIDS zu erkranken, gleichzeitig Genveranderungen im CCR5-Gen untersucht werden und daß den Probanden die das CCR5P1-Allel tragen ein weiter erhöhtes Risiko zugeordnet wird, an AIDS zu erkranken.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Risikos an AIDS zu erkranken, gleichzeitig bezuglich des SDFl-3 ' UTR-801G-A Polymorphismus untersucht werden und daß den Probanden, die das SDFl-3 'A-Allel tragen ein weiter erhöhtes Risiko zugeordnet wird, an AIDS zu erkranken.
16. Verwendung einer Genveranderung im Gen für die Gß3-
Untereinheit des humanen G-Proteins, wobei an Position 825 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt und/oder wobei an Position 1429 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt, zur Identifizierung von Personen mit erhöhter C02- bzw. Hypoxietoleranz.
17. Verwendung einer Genveranderung im Gen für die Gß3- Unteremheit des humanen G-Protems, wobei an Position 825 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt und/oder wobei an Position 1429 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt, zur Vorhersage der Ansprechbarkeit eines Probanden in vivo auf Hormone, Transm tter (auch Neurotransmitter) oder Pharmaka, die solche G-Protem-Heterotrimere aktivieren, welche die G-Protem- Untereinheiten Gß3 und Gß3s beinhalten und/oder die G-Protem- Untereinheit GαS stimulieren.
18. Verwendung nach Anspruch 17 zur Vorhersage der Ansprechbarkeit eines Probanden, wobei gleichzeitig die ArglδGly-Vaπante und die Gln27Glu-Varιante im ß2-adrenergen Rezeptor nachgewiesen wird.
19. Verwendung nach Anspruch 17 oder 18 zur spezifischen Auswahl einer pharmakologischen oder nicht-pharmakologisch Therapieform bzw. der Dosierung von Pharmaka oder Hormonen bei Hypertonie, Diabetes mellitus, koronarer Herzkrankheit, akutem Myokardinfarkt mit oder ohne Herzrhythmusstorungen, Herzrhythmusstorungen und Transplantatabstossung.
20. Verwendung nach Anspruch 17 oder 18, zur Vorhersage der Wirksamkeit der Gabe von Erythropoetm auf die Blutbildung und/oder Vorhersage der Entstehung einer Hypertonie unter dieser Therapie.
21. Verwendung nach Anspruch 17 oder 18, zur Vorhersage der
Gefahr, unter lmmunsuppressiver Therapie, insbesondere mit Cyclosporm, eine Hypertonie zu entwickeln.
22. Verwendung nach Anspruch 17 oder 18 zur Vorhersage der Wirksamkeit von Substanzen zu Therapie und Prophylaxe des Migraneanfalls .
23. Verwendung einer Genveranderung im Gen für die Gß3- Unteremheit des humanen G-Proteins, wobei an Position 825 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt und/oder wobei an Position 1429 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt, zur Vorhersage der Ansprechbarkeit eines Probanden in vivo auf ß-
Adrenozeptorblocker.
24. Verwendung einer Genveranderung im Gen für die Gß3- Untereinheit des humanen G-Protems, wobei an Position 825 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt und/oder wobei an Position 1429 in Anlage 2 eine Substitution von Cytosin durch Thymin vorliegt, zur Vorhersage der Ansprechbarkeit eines Probanden in vivo auf Substanzen mit einer Prostaglandin El-Wirkung, insbesondere Prostaglandin El.
25. Verwendung einer Nuklemsauresequenz, die komplementär zu der Nuklemsauresequenz nach Anspruch 1 oder 2 ist, zur Herstellung eines Antisense-Arzneimittels zur Therapie oder Prävention von Krankheiten.
26. Verwendung des Proteins der Gß3s-Unteremheιt des humanen G-Protems m rekombinierten Systemen oder nach Transfektion in geeigneten Zellmien zur Identifizierung von Chemikalien, welche die Funktion von Gß3s hemmen
27. Beta-3 Untereinheit eines humanen G-Proteins, die höchstens sechs WD-Repeat-Motive aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gß3s-2 Untereinheit die in Anlage 4 dargestellte Aminosauresequenz aufweist.
28. Nucleinsäuresequenz codierend für ein Protein nach Anspruch 27.
29. Nucleinsäuresequenz nach Anspruch 28 mit der in Anlage 3 dargestellten Sequenz.
30. Verfahren zur Herstellung eines Proteins gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nucleinsäuresequenz gemäß einem der Ansprüche 28 oder 29 ggf. mit geeigneten Regulationssignalen versieht und in einem Wirtsorganismus zur Expression bringt.
31. Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Expression in Immunzellen immundefizienter, insbesondere HIV-positiver Personen erfolgt.
32. Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Expression in humanen Körperzellen erfolgt.
33. Verwendung einer Nucleinsäuresequenz gemäß Anspruch 28 oder 29 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung von mit G-Protein-Fehlsteuerung assoziierten Krankheiten.
34. Verwendung einer Nucleinsäuresequenz, nach Anspruch 28 oder 29 zur Erzeugung transgener Tiere.
35. Verwendung einer Nucleinsäuresequenz, die komplementär zu der Nucleinsäuresequenz gemäß Anspruch 28 oder 29 ist zur Herstellung eines Antisense-Arzneimittels zur Therapie oder Prävention von Krankheiten, die mit G-Protein-Fehlsteuerung assoziiert sind.
6. Verwendung eines Proteins gemäß Anspruch 27 zur Herstelluni on spezifisch gegen dieses Protein gerichteten Antikörpern.
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