OMIM Eintrag – # 277700 – WERNER-SYNDROM; WRN

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Ein Nummernzeichen (#) wird bei diesem Eintrag verwendet, weil das Werner-Syndrom (WRN) durch eine homozygote oder compound heterozygote Mutation im RECQL2-Gen (604611) verursacht wird, das für ein Homolog der E. coli RecQ-DNA-Helikase auf Chromosom 8p12 kodiert.

Siehe auch Hutchinson-Gilford-Progerie-Syndrom (HGPS; 176670), ein schwereres progeroides Syndrom mit früherem Beginn, das durch eine Mutation im LMNA-Gen (150330) verursacht wird.

Das Werner-Syndrom (WRN) ist ein seltenes autosomal rezessives segmentales progeroides Syndrom. Die Patienten zeigen nicht nur das Erscheinungsbild einer beschleunigten Alterung (vorzeitiges Ergrauen, Ausdünnen der Haare, Hautatrophie und Atrophie des subkutanen Fettgewebes), sondern auch mehrere Störungen, die üblicherweise mit dem Altern einhergehen, einschließlich beidseitiger Katarakte, Diabetes mellitus, Osteoporose, vorzeitiger Arteriosklerose und einer Vielzahl gutartiger und bösartiger Neoplasmen (Zusammenfassung von Oshima et al., 1996).

Die Merkmale des Werner-Syndroms sind sklerodermieähnliche Hautveränderungen, insbesondere an den Extremitäten, Katarakt, subkutane Verkalkung, vorzeitige Arteriosklerose, Diabetes mellitus und ein verhutzeltes und vorzeitig gealtertes Gesicht. Ein besonders aufschlussreicher Stammbaum wurde von McKusick (1963) beschrieben. Der Habitus ist charakteristisch, mit kurzer Statur, schlanken Gliedmaßen und gedrungenem Rumpf. Die Nase ist schnabelartig.

Epstein et al. (1966) untersuchten einen japanischen Patienten, der in Seattle lebte. Goto et al. (1981) untersuchten 42 japanische Familien mit 80 betroffenen Personen. Ein autosomal rezessiver Erbgang wurde bestätigt. Malignität war bei den Patienten und in den Familien allgemein häufig. Ein Zusammenhang mit HLA bestand nicht. Die Häufigkeit des Werner-Syndroms in Japan wurde auf etwa 3 pro Million Personen geschätzt. Die Herkunft der Großeltern der Fälle wäre von Interesse.

Ruprecht (1989) berichtete, dass bei 10 von 18 Augen von 9 Patienten mit Werner-Syndrom die Kataraktoperation durch Wunddehiszenz und deren Folgen kompliziert wurde. Zusätzlich kam es in 8 Augen zu einer Hornhautendotheldekompensation. Angesichts des reduzierten Wachstumspotenzials der Fibroblasten schlug er kleine chirurgische Schnitte und andere Modifikationen der üblichen Verfahren der Kataraktchirurgie vor, einschließlich des Verzichts auf die lokale oder systemische Anwendung von Kortison.

Khraishi et al. (1992) beschrieben eine 47-jährige Frau mit WRN, bei der 12 Jahre lang fälschlicherweise eine progressive systemische Sklerose mit metastatischer Verkalkung diagnostiziert worden war und die dann eine schmerzhafte, distale femorale, osteoblastische kortikale juxtaartikuläre Läsion mit übermäßiger Weichteilverkalkung entwickelte. Diese Läsion erwies sich als ein Osteosarkom, das eine Amputation erforderte.

Goto et al. (1996) fanden in der Literatur 124 Fallberichte über Neoplasien und das Werner-Syndrom aus Japan und 34 Fallberichte von außerhalb Japans aus den Jahren 1939 bis 1995. Sie fanden eine größere Vielfalt von Neoplasien bei WRN als bisher bekannt. Bei Japanern traten 127 Krebserkrankungen, 14 gutartige Meningeome und 5 myeloische Störungen auf, während es bei Nicht-Japanern 30 Krebserkrankungen, 7 gutartige Meningeome und 2 myeloische Störungen waren. Das Verhältnis von epithelialen zu nicht-epithelialen Krebserkrankungen war bei Japanern und Nicht-Japanern etwa 1:1, statt wie üblich 10:1. Beide Serien wiesen einen Überschuss an Weichteilsarkomen (STS), Osteosarkomen, myeloischen Erkrankungen und gutartigen Meningiomen auf. Außerdem wiesen die Japaner einen Überschuss an Schilddrüsenkrebs und Melanomen auf, davon 5 intranasal und 13 am Fuß. STS, Osteosarkome, Melanome und Schilddrüsenkarzinome machten 57 % aller Krebserkrankungen bei WRN aus, verglichen mit einem erwarteten Anteil von 2 % auf der Grundlage der Bevölkerung von Osaka im Alter zwischen 25 und 64 Jahren. Bei 19 Japanern und 5 Nicht-Japanern wurden Mehrfachtumore festgestellt. In Japan hatten 9 Verwandte ersten Grades WRN und Krebs, von denen 6 hinsichtlich der Lokalisation und/oder des Zelltyps konkordant waren.

Martin (1997) gab einen durchdachten Überblick über die Frage, ob die Werner-Mutation eine gutgläubige Widerspiegelung von Mechanismen des „normalen Alterns“ ist.

Mohaghegh und Hickson (2001) gaben einen Überblick über die DNA-Helikasemängel, die mit der Veranlagung zu Krebs und vorzeitigem Altern einhergehen.

Chromosomale Instabilität beim Werner-Syndrom

‚Variegated translocation mosaicism‘ war die Bezeichnung, die von W. W. Nichols (Hoehn et al., 1975) für ein Phänomen vor, das er und andere an Zellen von Patienten mit Werner-Syndrom beobachteten: Zelllinien von Hautfibroblasten bestanden in der Regel aus einem oder mehreren Klonen, die jeweils durch eine ausgeprägte, scheinbar ausgeglichene Translokation gekennzeichnet waren. Salk (1982) fand heraus, dass somatische Zellen von Patienten mit Werner-Syndrom eine Neigung zur Entwicklung von Chromosomenaberrationen aufweisen, einschließlich Translokationen, Inversionen und Deletionen. In Fibroblasten-Zelllinien und lymphoblastoiden Zelllinien, die aus zirkulierenden B-Lymphozyten von zwei Brüdern, die von erstgeborenen Cousin-Eltern abstammen, hergestellt wurden, wiesen Schonberg et al. (1984) einen vielgestaltigen Translokationsmosaizismus sowie die verkürzte Lebensspanne nach, die für Zelllinien dieser Patienten charakteristisch ist.

In Studien mit Klastogenen kamen Gebhart et al. (1988) zu dem Schluss, dass Zellen des Werner-Syndroms einige biochemische Unterschiede aufweisen, die sie von denen anderer klassischer Chromosomeninstabilitätssyndrome unterscheiden.

Fukuchi et al. (1989) wiesen eine erhöhte Häufigkeit von chromosomalen Deletionen in Zelllinien von Patienten mit WRN nach. Scappaticci et al. (1990) fanden in kultivierten Lymphozyten von 4 Patienten mit Werner-Syndrom multiple numerische und strukturelle Chromosomenanomalien; mehrere der Veränderungen waren klonal.

Fukuchi et al. (1990) fanden bei Patienten mit Werner-Syndrom im Vergleich zu normalen Kontrollen eine 8-fach höhere durchschnittliche Häufigkeit von 6-Thioguanin-resistenten Lymphozyten, was darauf hindeutet, dass es in WRN-Zellen vermehrt spontane Chromosomenumlagerungen und -deletionen gibt, die mit einer menschlichen genomischen Instabilität oder einem „Mutator“-Syndrom vereinbar sind. Monnat et al. (1992) bestimmten die Sequenzen der Kreuzungsbereiche von Deletionen im HPRT-Gen (308000) aus Thioguanin-resistenten Werner-Syndrom-Fibroblasten. Angesichts des Potenzials für homologe Rekombination zwischen Kopien wiederholter DNA-Sequenzen, die etwa ein Drittel des menschlichen HPRT-Gens ausmachen, waren sie überrascht zu entdecken, dass alle Deletionen durch nicht-homologe Rekombination von Donor-DNA-Duplexen entstanden, die nur eine geringe Nukleotidsequenzidentität aufweisen. Zwischen den Deletionen, die aus Fibroblasten mit Werner-Syndrom oder aus myeloischen Leukämiezellen isoliert wurden, wurden keine Unterschiede in Struktur oder Komplexität festgestellt. Dies deutete für Monnat et al. (1992) darauf hin, dass der Werner-Syndrom-Deletionsmutator Deletionsmutagenesewege verwendet, die ähnlich oder identisch mit denen sind, die in anderen menschlichen somatischen Zellen verwendet werden.

Ogburn et al. (1997) stellten fest, dass immortalisierte B-Lymphozyten von Personen mit Werner-Syndrom überempfindlich auf 4-Nitrochinolin-1-oxid (4NQO) reagieren, was frühere Arbeiten über T-Lymphozyten bestätigt. Sie zeigten auch, dass B-Zelllinien von klinisch normalen heterozygoten Trägern mit etwa 50 % Resthelicase-Aktivität eine mittlere Empfindlichkeit gegenüber diesem genotoxischen Agens aufwiesen. Da die Prävalenz von Trägern zwischen 1:150 und 1:200 liegt, schlugen Ogburn et al. (1997) vor, dass ein schädlicher Phänotyp, der mit einem Trägerstatus assoziiert ist, potenziell von Bedeutung für die öffentliche Gesundheit sein könnte. Moser et al. (2000) verwendeten den Glykophorin A (GPA) somatischen Zellmutationstest (Jensen und Bigbee, 1996), um die genetische Instabilität in vivo bei WRN-Patienten und Heterozygoten zu analysieren. Die GPA-Variantenhäufigkeit wurde bei 11 Patienten und 10 heterozygoten Familienmitgliedern bestimmt, die zusammen 10 verschiedene WRN-Mutationen aufwiesen. Der Anstieg der Variantenhäufigkeit war bei WRN-Patienten stark altersabhängig. Varianten mit Allelverlust waren auch bei heterozygoten Familienmitgliedern signifikant erhöht, was den ersten Nachweis für eine genetische Instabilität in vivo bei heterozygoten Trägern eines autosomal rezessiven genetischen Instabilitätssyndroms liefert.

Prince et al. (1999) zeigten, dass Fibroblasten-Zelllinien des Werner-Syndroms ungewöhnlich empfindlich auf das DNA-schädigende Agens 4NQO reagieren, jedoch nicht auf Gammastrahlen oder Wasserstoffperoxid. Die Fusion von 4NQO-empfindlichen WRN- und 4NQO-resistenten Kontroll-Fibroblasten-Zelllinien erzeugte proliferierende Zellhybride, die WRN-Protein exprimierten und 4NQO-resistent waren. Diese Ergebnisse belegen die rezessive Natur der 4NQO-Empfindlichkeit in WRN-Zelllinien und lieferten einen zellulären Test für die Funktion des WRN-Proteins.

Crabbe et al. (2007) wiesen nach, dass der Replikations-assoziierte Telomerverlust für Chromosomenfusionen in Fibroblasten des Werner-Syndroms verantwortlich ist. Mithilfe der Metaphasenanalyse zeigten die Autoren, dass die Telomerase-Verlängerung (TERT; 187270) das Auftreten neuer Chromosomenaberrationen in Zellen, denen die WRN-Helikase fehlt, deutlich reduziert, ähnlich wie bei der Komplementierung von Werner-Syndrom-Zellen mit der WRN-Helikase. Crabbe et al. (2007) schlugen einen Mechanismus vor, bei dem das Fehlen der WRN-Helikase-Aktivität zu einem dramatischen Telomerverlust einzelner Schwesterchromatiden führt, was eine DNA-Schadens- und Reparaturreaktion auslöst, die zu Chromosomenfusions-Bruch-Zyklen und genomischer Instabilität führt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Instabilität des Genoms in Zellen mit Werner-Syndrom, die zu Krebs führen kann, direkt von der Dysfunktion der Telomere abhängt.

Bauer et al. (1986) stellten fest, dass Fibroblasten eines Patienten mit Werner-Syndrom trotz normaler zellulärer Wachstumsfaktorbindung und -rezeptoren eine deutlich abgeschwächte mitogene Reaktion auf den aus Blutplättchen gewonnenen Wachstumsfaktor (PDGF; siehe 190040) und den Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF; siehe 131220) aufweisen. Die Ergebnisse legen nahe, dass ein Defekt in wachstumsfaktorvermittelten Signalwegen zum WRN-Phänotyp beitragen kann.

Die endliche Replikationslebensdauer menschlicher Zellen in vitro, das Hayflick-Phänomen (Hayflick, 1965), ist auf den stochastischen Verlust der Replikationsfähigkeit bei einem kontinuierlich steigenden Anteil neugeborener Zellen in jeder Generation zurückzuführen. Normale menschliche Fibroblasten erreichen in Kultur etwa 60 Populationsverdopplungen, während Zellen mit Werner-Syndrom in der Regel nur etwa 20 Populationsverdopplungen erreichen. Es gibt zwei alternative kinetische Erklärungen für die geringere Lebensdauer von Werner-Syndrom-Zellen. Erstens kann der anfängliche Anteil an zyklischen Zellen in einem frischen Explantat ungefähr derselbe sein wie in einem Explantat, das von einem normalen Probanden stammt, aber die Rate des Verlusts der Reproduktionsfähigkeit kann bei Werner-Syndrom-Zellen viel höher sein. Zweitens können die frisch entnommenen Werner-Syndrom-Zellen einen viel geringeren Anteil an zyklischen Zellen enthalten, die ihre Fortpflanzungsfähigkeit mit einer normalen Geschwindigkeit verlieren. Natürlich ist auch eine Kombination der beiden Mechanismen möglich. Um zwischen den beiden Haupthypothesen zu unterscheiden, untersuchten Faragher et al. (1993) Zellen eines obligaten Heterozygoten und bestimmten den Anteil der Zellen in der S-Phase während der gesamten Lebensdauer der Kulturen. Sie stellten fest, dass die Zellen in diesen Kulturen den Zellzyklus in der Regel schneller und scheinbar irreversibel verließen als normale Zellen, obwohl sie in den meisten Fällen mit einer guten Replikationsfähigkeit begannen. Sie schlugen vor, dass das Werner-Syndrom-Gen ein „zählendes“ Gen ist, das die Anzahl der Teilungen menschlicher Zellen vor der endgültigen Differenzierung kontrolliert. Thweatt und Goldstein (1993) gelangten zu einer ähnlichen Hypothese. Sie wiesen darauf hin, dass mehrere überexprimierte Gensequenzen, die aus einer cDNA-Bibliothek von Fibroblasten mit Werner-Syndrom isoliert wurden, die Fähigkeit besitzen, die DNA-Synthese zu hemmen und viele normale biochemische Prozesse zu stören. Da eine ähnliche Konstellation von Genen in seneszenten normalen Fibroblasten überexprimiert wird, deuten die Ergebnisse auf einen gemeinsamen molekulargenetischen Weg für replikative Seneszenz in den beiden Zelltypen hin. Thweatt und Goldstein (1993) schlugen vor, dass der primäre Defekt bei WRN eine Mutation in einem Gen für ein trans-agierendes Repressorprotein ist, das seine Bindungsaffinität für gemeinsame regulatorische Regionen mehrerer Gene reduziert, einschließlich solcher, die für Inhibitoren der DNA-Synthese kodieren. Das mutierte WRN-Repressor-Gen löst eine Sequenz vorzeitiger Expression von Inhibitoren der DNA-Synthese und anderen Genen aus, was zu einer Hemmung der DNA-Synthese und einer frühen zellulären Seneszenz führt – Ereignisse, die in normalen Zellen erst viel später auftreten.

Matsumoto et al. (1997) wiesen nach, dass der Helikase, die beim Werner-Syndrom defekt ist, das Kernlokalisierungssignal (NLS) fehlt und dass dies zu einer Beeinträchtigung des Kernimports führt, was ein wichtiger Faktor in der molekularen Pathologie der Störung ist. Diese Erkenntnis trug dazu bei, das Rätsel zu erklären, dass die meisten Patienten mit Werner-Syndrom einen ähnlichen klinischen Phänotyp aufweisen, unabhängig davon, wie unterschiedlich ihre Mutationen sind. Welche Rolle die Werner-Syndrom-Helikase im Zellkern bei der Verhinderung der vorzeitigen Alterung spielt, blieb zu klären.

Wyllie et al. (2000) zeigten, dass die forcierte Expression von Telomerase (187270) in Fibroblasten des Werner-Syndroms eine verlängerte zelluläre Lebensspanne und wahrscheinlich Unsterblichkeit bewirkt. Die Telomerase-Aktivität und die Telomer-Verlängerung reichten aus, um die vorzeitige Seneszenz von Werner-Syndrom-Fibroblastenkulturen zu verhindern. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Folge des Werner-Syndrom-Defekts eine Beschleunigung der normalen Telomer-gesteuerten replikativen Seneszenz ist, und legen einen Weg zur therapeutischen Intervention bei diesem menschlichen progeroiden Syndrom nahe.

Krejci et al. (2003) klärten die Rolle von Srs2 bei der Modulation der Rekombination, indem sie sein kodiertes Produkt reinigten und seine Interaktionen mit der RAD51-Rekombinase (179617) untersuchten. Srs2 besitzt eine robuste ATPase-Aktivität, die von einzelsträngiger DNA abhängt und RAD51 bindet, aber die Zugabe einer katalytischen Menge von Srs2 zu RAD51-vermittelten Rekombinationsreaktionen führt zu einer starken Hemmung dieser Reaktionen. Krejci et al. (2003) wiesen nach, dass Srs2 durch die Ablösung von RAD51 von einzelsträngiger DNA wirkt. Die Abschwächung der Rekombinationsleistung durch Srs2 ist also in erster Linie auf seine Fähigkeit zurückzuführen, das präsynaptische Filament RAD51 effizient abzubauen. Krejci et al. (2003) vermuteten, dass ihre Ergebnisse Auswirkungen auf die Grundlage der Bloom- (210900) und Werner-Syndrome haben, die durch Mutationen in DNA-Helikasen verursacht werden und durch erhöhte Rekombinationshäufigkeiten und eine Prädisposition für Krebserkrankungen und beschleunigte Alterung gekennzeichnet sind.

Baird et al. (2004) zeigten, dass die mittlere Telomerverkürzungsrate in WRN-Massenkulturen zwischen der von normalen Fibroblasten (99 bp/Populationsverdopplung) und dem Vierfachen der normalen Telomerverkürzung (355 bp/Populationsverdopplung) lag. Die Telomer-Erosionsraten in Klonen von WRN-Zellen waren im Vergleich zu Massenkulturen deutlich geringer, ebenso wie die Varianzen der Telomerlängenverteilungen. Das allgemeine Fehlen von Längenheterogenität und die normalen Erosionsraten der klonalen Populationen sprachen dafür, dass einfache Endreplikationsverluste der Hauptgrund für die Telomer-Erosion in WRN-Zellen sind. Die Autoren schlugen vor, dass sich die Telomerdynamik auf Einzelzellebene in WRN-Fibroblasten nicht signifikant von der in normalen Fibroblasten unterscheidet, und schlugen vor, dass der beschleunigte Replikationsrückgang, der in WRN-Fibroblasten beobachtet wird, möglicherweise nicht auf eine beschleunigte Telomererosion zurückzuführen ist.

Da die Insulinresistenz beim Werner-Syndrom möglicherweise auf eine fehlerhafte Signalübertragung distal zum Insulinrezeptor (147670) zurückzuführen ist, untersuchten Izumino et al. (1997) die metabolischen Auswirkungen von Troglitazon, einem Antidiabetikum, das die Insulinwirkung sensibilisiert, bei 5 Patienten mit Werner-Syndrom. Jeder Patient wurde 4 Wochen lang mit 400 mg/Tag Troglitazon behandelt und unterzog sich einem oralen 75-g-Glukosetoleranztest (OGTT) und häufigen Glukosetoleranztests mit intravenöser Probenahme. Die Behandlung verringerte die Fläche unter der Glukose- und Insulinkurve im OGTT um 26 % bzw. 43 %. Die Glukosetoleranz, ausgedrückt als Glukoseverschwindungsrate, verbesserte sich signifikant (1,36 +/- 0,16 bis 1,94 +/- 0,30 %/min; p kleiner als 0,005). Die Autoren stellten fest, dass Troglitazon bei Patienten mit Werner-Syndrom die Glukoseintoleranz durch eine erhöhte Insulinsensitivität sowie die Glukosewirksamkeit, die durch eine Minimalanalyse ermittelt wurde, verbessert.

In einer Studie an 21 japanischen Familien aus 16 verschiedenen Präfekturen führten Goto et al. (1992) Kopplungsstudien durch, die eine enge Kopplung von WRN mit einer Gruppe von Markern auf Chromosom 8 zeigten. Für die Diagnose waren mindestens 3 der 4 folgenden Hauptmerkmale erforderlich: charakteristischer Habitus und Statur, vorzeitige Alterung, sklerodermieähnliche Hautveränderungen und endokrine Anomalien. Der erste Hinweis auf eine Kopplung war eine erhöhte Homozygotie für Ankyrin (ANK1; 612641) und D8S87. Der ANK1-Lokus befindet sich auf 8p11.2. Das Werner-Syndrom zeigte einen maximalen lod-Score von 2,89 bei theta = 0,058 für die Verknüpfung mit ANK1. Ein Multipoint-Lod-Score von 9,92 wurde für die Kopplung des Werner-Syndroms mit 3 Markern ermittelt. Es wurde keine Kopplung mit Lipoproteinlipase (238600) gefunden, und andere Hinweise deuten darauf hin, dass dieser Locus näher an 8pter liegt als der Locus des Werner-Syndroms. Ein wahrscheinlicher Standort für das WRN-Gen schien 8p12-p11 zu sein. Schellenberg et al. (1992) bestätigten diese Zuordnung durch Homozygotiekartierung, d. h. durch eine Kopplungsanalyse mit betroffenen Personen aus Ehen erster oder zweiter Wahl. Mit D8S87 wurde ein Peak-Lod-Score von 5,58 bei einer Rekombinationsfraktion von 0,03 erzielt.

Thomas et al. (1993) stellten durch Kopplungsstudien fest, dass der Heregulin-Locus (142445) distal zu WRN liegt und dass ANK1 und PLAT (173370) in dieser Reihenfolge auf der zentromerischen Seite von WRN liegen.

Nakura et al. (1994) untersuchten 27 Werner-Syndrom-Familien verschiedener ethnischer Herkunft, von denen 26 blutsverwandt waren. In 24 dieser Familien wurde bei den betroffenen Personen die Diagnose „definitives Werner-Syndrom“ gestellt, während bei den übrigen 3 Stammbäumen die Diagnose „wahrscheinliches Werner-Syndrom“ gestellt wurde. Bei einer 2-Punkt-Kopplungsanalyse unter Verwendung von 13 polymorphen Kurztandemrepeats auf 8p fanden Nakura et al. (1994) heraus, dass der Locus, der einen maximalen Lod-Score bei der kleinsten Rekombinationsfraktion ergab, D8S339 war. Mit diesem Marker wurden sowohl für japanische als auch für kaukasische Familien Lod-Scores von über 3,0 erzielt. Die Multipoint-Analyse der Marker ergab einen maximalen lod-Score von 17,05 in einem Abstand von etwa 0,6 cM von D8S339. In Verbindung mit der Analyse der Homozygotie bei Probanden aus Inzuchtstammbäumen zeigten die Daten, dass der WRN-Locus zwischen D8S131 und D8S87 liegt, in einem 8,3-cM-Intervall, das D8S339 enthält.

Yu et al. (1994) versuchten mit Hilfe des Kopplungsungleichgewichts, den Standort des WRN-Gens einzugrenzen. Sie fanden heraus, dass D8S339 und 2 Polymorphismen am Glutathion-Reduktase-Locus (138300) in der japanischen Bevölkerung, nicht aber in der kaukasischen Bevölkerung, starke statistisch signifikante Hinweise auf ein Ungleichgewicht mit WRN zeigten. Darüber hinaus zeigten sie, dass eine begrenzte Anzahl von Haplotypen in beiden Populationen mit der Krankheit assoziiert ist und dass diese Haplotypen Cluster von scheinbar verwandten Haplotypen definieren, die bis zu 8 oder 9 unabhängige WRN-Mutationen in diesen beiden Populationen identifizieren können.

Ye et al. (1995) verwendeten Homozygotiekartierung mit Markern, die aus einer 8p22-p12-Mikrodissektionsbibliothek stammen, um Mitglieder japanischer Familien mit WRN zu typisieren. Ein Marker, MS8-134 (D8S1055), zeigte einen lod-Score von über 20 bei theta = 0,00.

Yu et al. (1996) identifizierten 4 Mutationen im WRN-Gen bei Patienten mit Werner-Syndrom. Bei zwei dieser Mutationen (604611.0003 und 604611.0004) handelte es sich um Spleißverbindungsmutationen, deren voraussichtliches Ergebnis der Ausschluss von Exons aus der endgültigen Boten-RNA ist. Eine dieser Mutationen (604611.0004), die zu einem Frameshift und einem abgeschnittenen Protein führte, wurde in 60% der untersuchten japanischen Werner-Syndrom-Patienten in homozygoter Form gefunden. Die beiden anderen Mutationen waren Nonsense-Mutationen (604611.0001 und 604611.0002). Die Identifizierung einer mutierten putativen Helikase als Genprodukt des WRN-Gens legte für Yu et al. (1996) nahe, dass ein defekter DNA-Stoffwechsel an einem komplexen Alterungsprozess bei Werner-Syndrom-Patienten beteiligt ist.

Oshima et al. (1996) berichteten über 9 neue WRN-Mutationen bei 10 Patienten mit Werner-Syndrom, darunter 4 japanische und 6 kaukasische Patienten. Diese Mutationen befanden sich an verschiedenen Stellen in der kodierenden Region. Oshima et al. (1996) stellten fest, dass alle bisher gefundenen WRN-Mutationen entweder ein Stoppcodon erzeugen oder Frameshifts verursachen, die zu vorzeitigen Abbrüchen führen. Sie stellten fest, dass das WRN-Protein teilweise homolog zu RecQ-Helikasen ist und dass es 7 Helikase-Motive enthält, von denen 2 in allen ATP-bindenden Proteinen gefunden wurden. Oshima et al. (1996) gaben einen kurzen Überblick über die Funktionen von Helikasen und berichteten, dass DNA-Helikasen an einer Reihe von molekularen Prozessen beteiligt sind, einschließlich des Abwickelns der DNA während der Replikation, der DNA-Reparatur und der genauen Chromosomentrennung.

Goto et al. (1997) untersuchten die zuvor von Yu et al. (1996) beschriebenen Helikase-Genmutationen bei 89 japanischen Patienten mit Werner-Syndrom. Fünfunddreißig (39,3%) waren homozygot für die Mutation 4 (604611.0004); 1 (1,1%) war homozygot für die Mutation 1 (604611.0001); 6 (6,7%) waren positiv für beide Mutationen 1 und 4; 1 war homozygot für eine neue Mutation, die sie als Mutation 5 (604611.0005); 13 (14,6 %) hatten eine einzige Kopie der Mutation 4; 3 (3,4 %) hatten eine einzige Kopie der Mutation 1; und die restlichen 30 (33,8 %) waren negativ für alle 5 Mutationen. Von den 178 Chromosomen der 89 Patienten trugen 89 (50%) die Mutation 4, 11 (6,2%) die Mutation 1 und 2 (1,1%) die Mutation 5. Bei 76 Chromosomen (42,7%) wurde keine Mutation festgestellt.

Yu et al. (1997) untersuchten Personen mit Werner-Syndrom auf Mutationen und fanden 5 neue. Vier dieser neuen Mutationen führten entweder zu einer teilweisen Unterbrechung der Helicase-Domänenregion oder zu vorhergesagten Proteinprodukten, denen die gesamte Helicase-Region fehlte. Ihre Ergebnisse bestätigten, dass Mutationen im WRN-Gen für das Werner-Syndrom verantwortlich sind. Darüber hinaus zeigte die Lage der Mutationen, dass das Vorhandensein oder Fehlen der Helikasedomäne keinen Einfluss auf den Phänotyp des Werner-Syndroms hat, was darauf hindeutet, dass dieses Syndrom das Ergebnis eines vollständigen Funktionsverlusts des WRN-Genprodukts ist.

Moser et al. (1999) untersuchten das Spektrum der WRN-Mutationen beim Werner-Syndrom, die Organisation und die möglichen Funktionen des WRN-Proteins sowie die möglichen Mechanismen, die den Verlust der WRN-Funktion mit den klinischen und zellulären Phänotypen des Werner-Syndroms verbinden.

Monnat (1999) zitierte Ergebnisse seines eigenen Labors und des AGENE-Forschungsinstituts, wonach 80 % der WRN-Mutationen bei japanischen Werner-Syndrom-Patienten zu einem Fehlen des nachweisbaren mutierten Proteins führten. Daher sind viele, vielleicht sogar alle mit dem Werner-Syndrom assoziierten WRN-Mutationen wahrscheinlich funktionell gleichwertige Null-Allele. Diese Ergebnisse widersprechen der Vermutung von Ishikawa et al. (1999), dass ein anderes Spektrum von Mutationen im WRN-Gen in Japan ein höheres Risiko für Schilddrüsenkarzinome vom papillären oder follikulären Typ mit sich bringt. Das konsequente Fehlen von WRN-Protein in den Zellen von Patienten mit Werner-Syndrom könnte jedoch die Entwicklung von Schilddrüsenkarzinomen mit follikulärer und anaplastischer Histologie im Gegensatz zur eher papillären Histologie begünstigen und teilweise erklären.

Mit Hilfe der cDNA-Mikroanalyse fanden Kyng et al. (2003) heraus, dass Fibroblasten von 4 Patienten mit Werner-Syndrom und Fibroblasten von 5 älteren Kontrollpersonen (Durchschnittsalter 90 Jahre) im Vergleich zu Zellen junger Erwachsener Transkriptionsveränderungen bei 435 (6,3 %) von 6.192 untersuchten Genen aufwiesen. Von den 435 Genen wiesen 91 % der 249 Gene mit bekannter Funktion ähnliche Transkriptionsveränderungen sowohl bei Werner-Syndrom-Patienten als auch bei normalen Kontrollpersonen im Alter auf. Zu den wichtigsten Funktionskategorien der ähnlich transkribierten Gene mit bekannter Funktion gehörten DNA/RNA-Stoffwechsel, Zellwachstum und Stressreaktion. Kyng et al. (2003) kamen zu dem Schluss, dass das Werner-Syndrom ein gutes Modell für das normale Altern sein könnte und dass beide Prozesse mit einer veränderten Transkription verbunden sind.

Thomas et al. (1993) schlossen das FGFR1-Gen (136350) als Ort der Mutation beim Werner-Syndrom aus.

In Blutproben von Patienten mit Werner-Syndrom identifizierten Sadakane et al. (1994) große Insertionen oder Deletionen im DNA-Polymerase-Beta-Gen (POLB; 174760), das auf 8p12-p11 liegt. Eine 107-bp-Insertion wurde bei zwei unabhängigen Werner-Syndrom-Patienten und bei der Überträgermutter eines der Patienten gefunden, nicht aber bei einer nicht betroffenen Schwester oder in einer gesunden Population. Die Autoren vermuteten, dass Mutationen im POLB-Gen der Erkrankung zugrunde liegen könnten. Chang et al. (1994) legten jedoch mehrere Beweise dafür vor, dass POLB nicht das Gen für das Werner-Syndrom ist. Aktivitätsgele zeigten normale Enzymaktivität und elektrophoretische Mobilität. Bei der Nukleotidsequenzanalyse der gesamten kodierenden Region konnten keine Mutationen nachgewiesen werden, obwohl Fehler in der veröffentlichten Sequenz für POLB entdeckt wurden. Einzelstrang-Konformations-Polymorphismus (SSCP) und Heteroduplex-Analysen ergaben keine Hinweise auf Mutationen in der Promotorregion. Bei einem neu entdeckten Polymorphismus konnte keine Homozygotie durch Abstammung bei einem konsanguinen Patienten festgestellt werden. Die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung platzierte das POLB-Gen zentromerisch zu D8S135 auf 8p11.2, jenseits der Region mit den höchsten Lod-Scores für das Werner-Syndrom.

Lombard et al. (2000) erzeugten Mäuse mit einer Mutation, die die Expression des C-Terminus der Helikasedomäne des WRN-Proteins eliminierte. Die mutierten Mäuse wurden mit der erwarteten Mendelschen Häufigkeit geboren und zeigten keine offensichtlichen histologischen Anzeichen einer beschleunigten Seneszenz. Die Mäuse waren in der Lage, über 2 Jahre alt zu werden. Die Zellen dieser Tiere zeigten keine erhöhte Anfälligkeit für 2 Genotoxine. Allerdings alterten die mutierten Fibroblasten etwa 1 Passage früher als die Kontrolltiere. Wichtig ist, dass Mäuse, die doppelt homozygot für WRN- und p53-Mangel (191170) waren, eine erhöhte Sterblichkeitsrate im Vergleich zu Tieren aufwiesen, die heterozygot für WRN-Mangel und homozygot für p53 Null waren. Lombard et al. (2000) haben mögliche Modelle für die Synergie zwischen p53- und WRN-Mutationen bei der Bestimmung der Lebensspanne untersucht.