Das SURF1-Gen hilft den Mitochondrien, also den Bestandteilen der Zellen, die Energie herstellen, ein Enzym aufzubauen, das für die Energieproduktion nötig ist. Das von diesem Gen gebildete Protein hilft deinen Zellen, Sauerstoff und Nahrung in nutzbare Energie umzuwandeln, besonders im Gehirn und in den Muskeln. Krankheitsverursachende Varianten in beiden Kopien des SURF1-Gens verursachen das SURF1-assoziierte Leigh-Syndrom, eine mitochondriale Erkrankung, bei der der Körper seinen Energiebedarf nicht gut decken kann. Kinder entwickeln oft eine verzögerte Entwicklung, den Verlust bereits erworbener Fähigkeiten, einen niedrigen Muskeltonus, Bewegungsprobleme sowie Schwierigkeiten beim Trinken, Essen oder Atmen.
Was ist ein Gen?
Gene sind DNA-Abschnitte, die Anweisungen tragen, die deine Zellen verwenden, um Moleküle herzustellen oder Prozesse im Körper zu regulieren. Manche Gene enthalten die Informationen zur Herstellung von Proteinen, also den Bestandteilen, die einen Großteil der Arbeit der Zelle übernehmen. Andere Gene helfen vor allem dabei zu bestimmen, wann bestimmte Prozesse ablaufen, wo sie stattfinden und wie stark sie ausgeprägt sind. Zusammengenommen beeinflussen Gene, wie sich der Körper entwickelt und funktioniert. Sie können auch beeinflussen, wie du auf Nahrung, Stress oder Medikamente reagierst. Eine ausführlichere Erklärung zu diesem Thema findest du im LearnHub.
Übersicht
SURF1Genfunktion
Was passiert, wenn das Gen funktioniert
Das SURF1-Gen hilft den Mitochondrien, den Energiezentren der Zellen, beim Aufbau von Komplex IV, einem wichtigen Schritt bei der Energieproduktion. Dadurch wird eine gleichmäßige Energieversorgung unterstützt, besonders im Gehirn und in den Muskeln.
Risiko
Was passiert, wenn das Gen nicht funktioniert
Krankheitsverursachende Varianten im SURF1-Gen verursachen am häufigsten das Leigh-Syndrom, eine mitochondriale Erkrankung, die das Gehirn, den Muskeltonus, die Bewegung und die Atmung betrifft. Mildere und schwerere Varianten können beeinflussen, wann die Beschwerden beginnen und wie stark sie deinen Alltag beeinträchtigen.
Behandlung
Was bedeutet das für deine Behandlung
Es ist derzeit keine SURF1-spezifische Behandlung oder ein besonderes Vorgehen bei der Arzneimittelauswahl in klinischen Leitlinien etabliert. Die Versorgung ist unterstützend und kann Standardmaßnahmen bei mitochondrialen Erkrankungen umfassen, diese sind jedoch nicht speziell auf das SURF1-Gen selbst zugeschnitten. Das SURF1-Gen wird auch in experimentellen mitochondrialen Therapien untersucht, darunter frühe Forschung zur Genersatztherapie.
Mit SURF1 assoziierte Krankheiten
Genfunktion
Was passiert, wenn das Gen funktioniert
Deine Zellen brauchen eine ständige Energiezufuhr für Bewegung, Wachstum und Reparatur. Das SURF1-Gen hilft den Mitochondrien, den Teilen der Zellen, die den größten Teil dieser Energie erzeugen, dabei, eine wichtige Energieeinheit namens Komplex IV zusammenzusetzen. Wenn dieser Schritt reibungslos abläuft, können Zellen Sauerstoff nutzen, um alltägliche Körperfunktionen zu unterstützen.
In den Mitochondrien hilft das SURF1-Gen dabei, Komplex IV zusammenzusetzen, einen wichtigen Bestandteil der zellulären Energiekette. So erhält der Komplex die richtige Struktur und kann sich in das restliche Energiesystem einfügen.
Komplex IV ist der Schritt, bei dem am Ende der Energieproduktion Elektronen an Sauerstoff weitergegeben werden. Indem SURF1 dazu beiträgt, dass dieser Schritt zustande kommt, unterstützt es die effiziente Energiefreisetzung aus Nahrung.
Diese Aufgabe ist besonders wichtig in Geweben, die ständig Energie brauchen, wie dem Gehirn, den Muskeln und dem Herzen. Wenn die Mitochondrien reibungslos arbeiten, können diese Zellen den täglichen Anforderungen gut folgen.
Was ist eine Variante?
Eine genetische Variante ist ein kleiner Unterschied in der DNA-Sequenz innerhalb eines Gens. Varianten sind häufig und helfen, die normale menschliche Vielfalt zu erklären, etwa Unterschiede im Aussehen, im Stoffwechsel oder in der Reaktion des Körpers auf Umwelteinflüsse. Viele haben keine wahrnehmbare Wirkung und stellen einfach eine natürliche genetische Variation dar. In manchen Fällen kann eine Variante jedoch die Funktion eines Gens stärker verändern und zu einer genetischen Erkrankung beitragen oder sie verursachen.
Genetische Varianten
Was passiert, wenn das Gen nicht funktioniert
Varianten im SURF1-Gen können die Produktion des SURF1-Proteins verringern oder ganz verhindern. Dadurch wird der Zusammenbau der Cytochrom-c-Oxidase gestört, einem wichtigen Teil des Energiesystems der Zelle. Einige Veränderungen lassen noch etwas Proteinaktivität bestehen, während schwerere Varianten zu einem nahezu vollständigen Verlust führen. Deshalb können Varianten im SURF1-Gen die Schwere des Leigh-Syndroms und das Alter beeinflussen, in dem die Probleme beginnen. Trunkierende Varianten haben oft eine größere funktionelle Wirkung als Missense-Varianten, auch wenn dies variieren kann.
Wie Varianten mit Krankheiten zusammenhängen
Pathogene Varianten im SURF1-Gen verursachen das Leigh-Syndrom, eine seltene vererbte mitochondriale Erkrankung. In der Praxis konzentrieren sich die mit Varianten im SURF1-Gen verbundenen Erkrankungen auf diese Diagnose und nicht auf ein breites Spektrum voneinander unabhängiger Krankheiten. Die Anzeichen beginnen meist im Säuglingsalter oder in der frühen Kindheit, und der Nachweis krankheitsverursachender Varianten in beiden Genkopien kann die Diagnose bestätigen.
Eine Variante ist nicht unbedingt eine Diagnose
Genvarianten sind in der Allgemeinbevölkerung häufig und ein normaler Bestandteil der menschlichen Biologie. Die meisten haben keinen direkten Einfluss auf die Gesundheit und tragen lediglich zur natürlichen Vielfalt des Menschen bei. Bei vielen Genen weist das Tragen einer mit einer Erkrankung assoziierten Variante eher auf einen möglichen Zusammenhang als auf eine sichere Diagnose hin, besonders wenn mehrere Gene und Umweltfaktoren eine Rolle spielen. In einigen Situationen kann jedoch bereits eine einzelne, gut charakterisierte Variante in einem bestimmten Gen ausreichen, um eine Diagnose zu bestätigen.
Gibt es Dinge, die mein Risiko erhöhen oder verändern können?
Bei der SURF1-assoziierten Erkrankung wird das Risiko vor allem durch die Vererbung bestimmt: Ein Kind ist betroffen, wenn es von beiden Elternteilen eine schädliche SURF1-Veränderung erbt. Das Risiko ist in Familien mit einer bekannten SURF1-Variante oder wenn die Eltern blutsverwandt sind, höher, weil dann die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass sie dieselbe Veränderung tragen.
Vererbung von SURF1-Varianten
Varianten im SURF1-Gen werden autosomal-rezessiv vererbt. Das bedeutet, dass ein Kind eine SURF1-assoziierte Erkrankung in der Regel erst entwickelt, wenn es von beiden Elternteilen jeweils eine nicht funktionierende Kopie des Gens erbt. Eltern, die jeweils eine SURF1-Variante tragen, sind selbst meist nicht betroffen. Bei jeder Schwangerschaft besteht eine Wahrscheinlichkeit von 25%, ein betroffenes Kind zu haben, eine Wahrscheinlichkeit von 50%, dass das Kind Träger ist, und eine Wahrscheinlichkeit von 25%, dass das Kind keine der beiden Varianten erbt. Das ist die übliche Antwort auf die Frage, wie Varianten im SURF1-Gen vererbt werden.
Was bedeutet mein SURF1-Ergebnis für meine Familie?
Bei SURF1 folgt die familiäre Vererbung meist einem rezessiven Muster. Die Eltern eines betroffenen Kindes sind oft gesunde Anlageträger, und Brüder oder Schwestern können ebenfalls betroffen sein oder Anlageträger sein. Auch andere nahe Verwandte können dieselbe Genveränderung manchmal tragen, sodass das Ergebnis für mehr als eine Person in der Familie wichtig sein kann.
Genetische Information
Gentests
Wie du Varianten erkennen kannst
Tests auf Veränderungen im SURF1-Gen verwenden Blut, Speichel oder einen Wangenabstrich, um die DNA zu analysieren und nach Varianten zu suchen. Ein genetischer Test auf SURF1 kann helfen, eine mit SURF1-Varianten verknüpfte Erkrankung zu bestätigen oder den Trägerstatus in einer Familie zu klären, und die Ergebnisse können eine Variante, keine Variante oder einen unklaren Befund zeigen.
Wann sollte ich einen Gentest in Betracht ziehen?
Eine genetische Untersuchung des SURF1-Gens kann in Betracht gezogen werden, wenn ein Baby oder ein Kind Anzeichen eines Leigh-Syndroms hat, zum Beispiel Entwicklungsrückschritte, schwache Muskeln, Schwierigkeiten beim Füttern, Atemprobleme oder Krampfanfälle. Sie kann auch hilfreich sein, wenn es in der Familie ein Leigh-Syndrom gibt oder eine bekannte SURF1-Veränderung in der Familie vorliegt.
Ein genetisches Ergebnis ist nur ein Teil deiner Gesundheitsgeschichte
Wie viel ein genetisches Ergebnis aussagen kann, hängt sowohl von der Erkrankung als auch von der Art der beteiligten Variante ab, auch wenn es wertvolle Einblicke geben kann. Lebensstil, Umgebung, Alter und Krankengeschichte sowie andere Einflussfaktoren prägen ebenfalls, wie der Körper sich im Laufe der Zeit verhält. Bei manchen Erkrankungen, vor allem bei solchen, die von vielen Genen beeinflusst werden, liefert genetische Information eher einen Kontext als eine Gewissheit und ist am nützlichsten, wenn sie zusammen mit anderen Teilen der Versorgung betrachtet wird. In anderen Situationen kann ein genetisches Ergebnis eine klare Antwort geben. In Bereichen wie dem Ansprechen auf Medikamente kann es auch helfen, persönliche Erfahrungen einzuordnen.
Pharmakogenetik
Wie Varianten deine Reaktion auf Medikamente beeinflussen
Genetische Variationen können beeinflussen, wie Menschen auf Medikamente ansprechen. Das geschieht, weil vererbte Unterschiede verändern können, wie der Körper ein Arzneimittel aufnimmt, abbaut, transportiert oder darauf reagiert. Dadurch kann dasselbe Medikament bei manchen Menschen besser wirken, bei anderen weniger stark wirken oder leichter Nebenwirkungen verursachen.
Was ist Pharmakogenetik?
Die Pharmakogenetik untersucht, wie genetische Unterschiede die Reaktion einer Person auf Medikamente beeinflussen können. Sie erforscht den Zusammenhang zwischen Genen und Arzneimitteln, um zu erklären, warum dieselbe Behandlung bei verschiedenen Menschen unterschiedlich wirken kann. Bei vielen Medikamenten können Gene beeinflussen, wie stark ein Arzneimittel wirkt oder wie der Körper damit umgeht. Diese Informationen können Behandlungsentscheidungen unterstützen, die fundierter und individueller sind. Wenn du dich mit diesem Thema genauer beschäftigen möchtest, kannst du im LearnHub mehr dazu erfahren.
Medikamente, die durch das SURF1-Gen beeinflusst werden
Wann sollte ich ärztlichen Rat einholen?
Für dieses Gen ist bislang keine breit bestätigte Rolle dafür bekannt, wie Menschen auf Medikamente reagieren. Deshalb besprichst du Fragen zu Symptomen, Nebenwirkungen der Behandlung oder der Auswahl von Medikamenten am besten mit deiner Ärztin oder deinem Arzt.
Geschichte
SURF1 gelangte über die Forschung zum Leigh-Syndrom, einer schweren erblichen Erkrankung, die die Energieproduktion in den Zellen beeinträchtigt, in die medizinische Genetik. In den späten 1990er-Jahren identifizierten Forschende Varianten im SURF1-Gen als Ursache einer Form des Leigh-Syndroms, die mit einem Cytochrom-c-Oxidase-Mangel verbunden ist. Damit konnte ein bestimmtes Gen mit einer seit Langem bekannten Mitochondrienerkrankung verknüpft werden. Das Gen selbst war bereits innerhalb des „surfeit“-Genclusters kartiert worden, einer ungewöhnlichen Region, in der mehrere nicht miteinander verwandte Gene sehr nah beieinander liegen. Ausgehend von diesen ersten Beobachtungen wurde die Forschung stetig ausgeweitet. SURF1 wurde für die Erforschung von Mitochondrienerkrankungen wichtig, weil es half zu erklären, warum einige Kinder mit Leigh-Syndrom ein ähnliches Muster in der Muskeluntersuchung und in der Hirnbildgebung zeigen. Diese Erkenntnisse verbesserten auch die Genauigkeit der genetischen Diagnose für betroffene Familien.