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Die 3-Oxoacid CoA Transferase 1 (OXCT1) ist ein Schlüsselenzym des Ketonkörperstoffwech-sels, das bei Über- und Unterangebot von Nährstoffen eine wesentliche Rolle spielt. Ziel dieser Arbeit war es, die Hypothese zu testen, ob Varianten (Single Nucleotide Polymor-phism (SNP)), im OXCT1-Gen mit Adipositas, Typ 2 Diabetes und Stoffwechselparametern assoziiert sind. Außerdem sollten mögliche Zusammenhänge zwischen der Genexpression von OXCT1 im humanen subkutanen und viszeralen Fettgewebe mit dem Phänotyp sowie Parametern des Glukose- und Lipidstoffwechsels aufgeklärt werden. Dazu wurden 9 SNPs im OXCT1-Gen von 1537 Personen typisiert und die OXCT1 mRNA Expression im Fettgewebe von 636 Personen mit einer großen Spanne von Alter, BMI und Stoffwechselparametern gemessen.

In den histopathologischen Mustern III und IV nach Lucchinetti et al. 2000 ist die Anzahl der Oligodendrozyten in MS-Läsionen deutlich reduziert. Zugleich findet man in diesen Subtypen eine vermehrte Expression von p53. Daher war es Ziel der vorliegenden Arbeit zu untersuchen, ob das vermehrte Vorkommen von Sequenzveränderungen im p53-Gen ursächlich für die vermehrte p53-Expression in Oligodendrozyten der MS-Plaques sein könnte. Dazu wurden DNA-Proben von MS-Patienten und gesunden Kontrollen mittels PCR-SSCP untersucht, verglichen und ggf. sequenziert. Dabei fand sich mit Hilfe der angewendeten Methoden kein signifikanter Unterschied zwischen beiden Kollektiven. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit geben nichtsdestotrotz Anlass zu vermuten, dass p53 in einigen histologischen Subtypen der MS - in welcher Form auch immer - an der Pathogenese oder dem Untergang von Oligodendrozyten in MS-Läsionen beteiligt zu sein scheint. Die gefundene erhöhte Expression ist in ihrer Ätiologie bislang noch nicht geklärt. Dennoch könnten weitere Untersuchungen p53-abhängiger Mechanismen, die zu einer Zerstörung von Myelin/Oligodendrozyten führen, einen Beitrag zur Entwicklung neuer Therapiestrategien leisten. Sowohl neue immunmodulatorische als auch neuroprotektive Therapien erscheinen in diesem Zusammenhang denkbar. / Clinical course, outcome, radiological features, severity, and histopathology are heterogenous in multiple sclerosis (MS). Since MS is considered to be a polygenic disease, the genetic background may at least partly be responsible for this variability. Some MS cases are histopathologically characterized by a dramatic oligodendrocyte loss that is in part caused by apoptosis. A dysregulated apoptotic elimination of self-reactive T cells may also contribute to disease susceptibility. To analyze genetic differences in the apoptosis regulating factors p53 we investigated polymorphisms of these gene in 105 patients with a relapsing remitting disease course, 49 patients with a primary progressive course and 100 controls by PCR-SSCP and direct sequencing. We identified so far unpublished sequence alterations in the promotor region of the in exon 7 of the p53 gene.. No differences were observed between MS patients and controls. Additional known polymorphisms were found in exon 6 of the p53 gene. No significant differences in the frequency of gene sequence variations were found between MS patients and controls. The apoptosis gene studied here therefore appear less likely to be important effector genes in MS.

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Genetische Einflüsse stellen in der Ätiologie der Alzheimer-Demenz (AD) eine zentrale Rolle dar. In den letzten Jahren konnte eine Vielzahl neuer Kandidatengene entdeckt werden, die in sogenannten Genome-wide association studies (GWAS) eine signifikante Assoziation zur AD zeigten. Inwieweit diese neu entdeckten Polymorphismen auch die Progressionsgeschwindigkeit der AD beeinflussen, ist bislang jedoch nur unzureichend untersucht. Das Ziel dieser Arbeit war es daher, die 11 Polymorphismen mit der stärksten Assoziation zur AD in einem Kollektiv von 42 AD-Patienten hinsichtlich des Einflusses auf die Progressionsgeschwindigkeit zu untersuchen. Dazu wurde bei den Studienteilnehmern der Punktverlust im Mini-Mental-Status-Test (MMST) innerhalb eines Jahres gemessen. Unter den Polymorphismen wurde zusätzlich nach möglichen prädiktiven genetischen Markern für die „rapid-progressive AD“ (MMST-Verlust > 5 Punkte/Jahr) gesucht. Für den untersuchten rs541458-Polymorphismus des PICALM-Gens ließ sich bei C-Allel-Trägern eine signifikant höhere durchschnittliche MMST-Progression als bei Nicht-C-Trägern nachweisen (p = 0,039). Beim rs5930-Polymorphismus des LDLR-Gens konnte zudem für weibliche G-Allel-Träger eine signifikant erhöhte MMST-Progression gezeigt werden (p = 0,040). Prädiktive Marker für die rapid-progressive AD konnten nicht nachgewiesen werden. Der AG-Genotyp des untersuchten BIN1-Polymorphismus (rs744373) war jedoch signifikant häufiger in der langsamen Gruppe (≤ 5 Punkte Verlust im MMST/Jahr) anzutreffen (p = 0,026). Da bisher keine vergleichbaren Studien vorliegen, sind weitere Untersuchungen mit weitaus größeren Teilnehmerzahlen nötig, um die Ausprägung dieser möglichen Effekte genauer zu bestimmen. Die Möglichkeit, die gefundenen Polymorphismen als prognostische Marker zu verwenden und somit das Risiko des Krankheitsverlaufes zu bestimmen, hätte sowohl für Patienten und ihre Angehörigen als auch für die behandelnden Ärzte große Bedeutung.

Background: Imputation of partially missing or unobserved genotypes is an indispensable tool for SNP data analyses. However, research and understanding of the impact of initial SNP-data quality control on imputation results is still limited. In this paper, we aim to evaluate the effect of different strategies of pre-imputation quality filtering on the performance of the widely used imputation algorithms MaCH and IMPUTE. Results: We considered three scenarios: imputation of partially missing genotypes with usage of an external reference panel, without usage of an external reference panel, as well as imputation of ompletely un-typed SNPs using an external reference panel. We first created various datasets applying different SNP quality filters and masking certain percentages of randomly selected high-quality SNPs. We imputed these SNPs and compared the results between the different filtering scenarios by using established and newly proposed measures of imputation quality. While the established measures assess certainty of imputation results, our newly proposed measures focus on the agreement with true genotypes. These measures showed that pre-imputation SNP-filtering might be detrimental regarding imputation quality. Moreover, the strongest drivers of imputation quality were in general the burden of missingness and the number of SNPs used for imputation. We also found that using a reference panel always improves imputation quality of partially missing genotypes. MaCH performed slightly better than IMPUTE2 in most of our scenarios. Again, these results were more pronounced when using our newly defined measures of imputation quality. Conclusion: Even a moderate filtering has a detrimental effect on the imputation quality. Therefore little or no SNP filtering prior to imputation appears to be the best strategy for imputing small to moderately sized datasets. Our results also showed that for these datasets, MaCH performs slightly better than IMPUTE2 in most scenarios at the cost of increased computing time.

Einleitung: Die Entdeckung somatischer homoplasmischer Mutationen der mitochondrialen DNA (mtDNA) in Tumoren gab Anlass zu der Frage, ob Mutationen der mtDNA einen Einfluss auf Entstehung und Wachstum von Tumoren haben könnten. Die Neurofibromatose Typ 1 (NF1, von Recklinghausen) ist eine der häufigsten erblichen Tumorerkrankungen mit einer Penetranz von 100%, aber hoher phänotypischer Variabilität. Selbst eineiige Zwillinge können sich erheblich in ihrem Phänotyp unterscheiden. Durch die ungleiche Verteilung der Mitochondriengenome auf die Embryonen könnten heteroplasmische mtDNA-Polymorphismen den Phänotyp der Neurofibromatose Typ 1 unterschiedlich beeinflussen. Ziel dieser Arbeit war es herauszufinden, ob es interindividuelle Unterschiede in der mtDNA-Sequenz monozygoter Zwillinge gibt, die an Neurofibromatose Typ 1 erkrankt sind, sich jedoch im Phänotyp unterscheiden. Des Weiteren habe ich nach intraindividuellen Unterschieden der mtDNA-Sequenz zwischen Blut und Tumorgewebe gesucht. Die Frage war, ob es somatische mtDNA-Mutationen gibt, die einen Einfluss auf das Entstehen der Tumore haben könnten. Innerhalb der mtDNA gibt es hypervariable Regionen (HVR), von denen der oft in heteroplamischer Form vorkommende D310-Trakt im D-loop als Marker für klonales Wachstum in Tumoren empfohlen wurde. Ich habe versucht, durch Analyse des D-loops der mtDNA aus Neurofibromen klonales Wachstum nachzuweisen. Methoden: Ich habe die mitochondriale DNA vier monozygoter Zwillingspaare untersucht. Die DNA wurde sowohl aus Blutleukozyten als auch aus Neurofibromen extrahiert. Ich habe zunächst mit mtDNA-spezifischen Primern eine Long-range PCR durchgeführt. Mit dem Long-range PCR-Produkt als Matrize habe ich in 17 verschachtelten PCR Reaktionen Fragmente generiert und diese sequenziert. Den relativen Anteil heteroplasmischer Längenvarianten des D310-Traktes ermittelte ich mittels Genotypisierung. Ergebnisse: Beim Vergleich der mtDNA-Sequenzen mit der mtDNA Standardsequenz (Genbank, NC_001807) habe ich insgesamt 88 Abweichungen gefunden. Die meisten waren in der Datenbank Mitomap verzeichnet. Es fanden sich keine interindividuellen Unterschiede innerhalb der einzelnen Paare. Beim Vergleich der mtDNA-Sequenzen aus Blut- mit denen aus Tumorzellen eines Zwillingspaares fand ich keinen intraindividuellen Unterschied. Der D310-Trakt innerhalb der HVR2 kam bei allen Zwillingspaaren in heteroplasmischer Form vor. Bei den Zwillingen A1 und A2 sowie deren Mutter MA konnte ich annähernd die gleiche Verteilung der Löngenvarianten in Blutzellen sowie in Neurofibromen von A1 und A2 zeigen. Schlussfolgerungen: Ich konnte keinen Hinweis dafür finden, dass Veränderungen in der mtDNA die phänotypische Ausprägung der NF1 beeinflussen. In Neurofibromen konnte ich durch Untersuchung des D310-Traktes keinen Hinweis auf klonales Wachstum finden. / Introduction: The discovery of homoplasmic somatic mutations of the mitochondrial DNA (mtDNA) led to the question whether mutations of mtDNA could influence tumor development and growth. Neurofibromatosis Type 1 (NF1) is one of the most common inherited disorders. Penetrance of the disease is 100%, but phenotypic variability is high, even amongst identical twins. I wanted to test the hypothesis, whether the unequal distribution of heteroplasmic mtDNA variants between the embryos might influence NF1 phenotype. The aim of this study was to look for interindividual differences of the mtDNA sequence between identical twins. In order to detect somatic mutation that could possibly influence tumor development I searched for intraindividual differences between blood- and tumor-mtDNA. The hypervariable D310-tract within the D-loop is heteroplasmic in most individuals, but shows a tendency towards homoplasmy in tumors. Therefore, it has been proposed as marker for clonal tumor growth. I tried to identify clonal growth in cutaneous neurofibromas by examination of the D310-tract. Methods: I examined the mtDNA from four pairs of identical twins. MtDNA was extracted from blood-leucocytes as well as from neurofibromas. With DNA-specific primers I first performed a long-range PCR. The product was then reamplified as 17 nested PCR fragments and sequenced afterwards. The relative amount of heteroplasmic D310-tract length variants was analyzed by genotyping. Results: Taken together, I identified 88 deviations from the mtDNA standard sequence (Genbank NC_001807). Most of these variants were already known as polymorphisms in the database MITOMAP. I could neither find any interindividual differences between the individuals of a twin pair nor intraindividual differences between blood- and tumor-mtDNA. The D310-tract was heteroplasmic in all twin pairs. Twins A1 and A2 as well as their mother showed almost the same distribution of length variants in blood and tumor. Conclusion: I could not show that mtDNA polymorphisms play a role in phenotypic variability of NF1. Examination of the D310 tract in cutaneous neurofibromas did not show signs of clonal growth.

Der plötzliche Kindstod (engl. Sudden Infant Death Syndrome-SIDS) ist die häufigste Todesursache bei Säuglingen innerhalb des ersten Lebensjahres. Die zugrundeliegenden pathophysiologischen Veränderungen sowie die genaue Todesursache sind bis dato ungeklärt. Viele Forschungsbereiche setzen sich intensiv mit der Klärung dieses „Phänomens“ auseinander. Ein Schwerpunkt liegt auf dem genetischen Gebiet und der Betrachtung verschiedener Polymorphismen. Ein Fokus wird hierbei auf die genetischen Polymorphismen der mitochondrialen DNA (mtDNA) gesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurden daher drei Polymorphismen der mtDNA und mögliche Risikofaktoren im Bezug zu SIDS-Fällen untersucht. Die Folge eines mitochondrialen Polymorphismus kann beispielsweise die verminderte Genexpression der Untereinheiten der Atmungskette zur Folge haben. Daraus kann ein Defizit in der ATP (Adenosintriphosphat)-Produktion resultieren. Der physiologische Kreislauf einer menschlichen Zelle ist durch dieses Defizit nur eingeschränkt gewährleistet. Im Rahmen der Forschungsarbeit wurden die SNPs G3010A, T16519C und C7028T der mtDNA in Hinblick auf einen möglichen Zusammenhang mit dem SIDS untersucht. Schon 2003 untersuchten Divne et al. (2003) einen möglichen Zusammenhang der SNPs G3010A und C7028T im Zusammenhang mit SIDS, jedoch ohne signifikantes Ergebnis. Boles et al. (2010) konnten eine Assoziation zwischen den Polymorphismen G3010A und T16519C mit dem plötzlichen Kindstod herstellen. Da bislang jedoch keine ausführliche Publikation zu dieser Frage vorliegt, wurde mit der vorliegenden Arbeit die Rolle der Polymorphismen G3010A und T16519C in Bezug auf den plötzlichen Kindstod gemeinsam mit der (bei Europäern) häufigsten Variation C7028T untersucht. Die DNA von 176 SIDS-Fällen und einer Kontrollgruppe von 113 Erwachsenen wurde mittels Singleplex-PCR und RFLP-Analyse genotypisiert. Anhand der Genotypisierung konnten die SNPs quantifiziert und im Hinblick auf einen möglichen Unterschied zwischen SIDS-Fällen und der Kontrollgruppe untersucht werden. Bei Betrachtung der einzelnen SNPs G3010A, T16519C und C7028T lassen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den SIDS-Fällen und der Kontrollgruppe feststellen. Das gehäufte Vorliegen einer erhöhten Mutationsrate in einem Individuum bei SIDS-Fällen im Vergleich zur Kontrollgruppe, sowie die von Opdal et al. (1999) geäußerte Annahme, dass beim Vorliegen einer Mutation in der D-Loop-Region weitere Mutationen im kodierenden Bereich vorkommen, konnten durch diese Arbeit bestätigt werden.