Die Anzahl der Genmutationen, die mit bestimmten Erkrankungen in Verbindung gebracht werden,
steigt kontinuierlich. Um die Funktion der betroffenen Gene und daher auch die Pathomechanismen,
welche durch deren Mutationen ausgelöst werden, besser zu verstehen, werden verschiedene
Tiermodelle herangezogen. Eines dieser Tiermodelle ist der Zebrafisch (Danio rerio), der sich sehr gut
eignet, da er als Embryo oder Larve fast durchsichtig ist und bei geringen Kosten und hoher
Fekundität leicht gezüchtet und gehalten werden kann. Zudem ist sein Genom inzwischen
durchsequenziert und somit weitgehend in Datenbanken abrufbar.
KCNQ bezeichnet eine Klasse spannungsabhängiger Kaliumkanäle die evolutionär von einem
gemeinsamen Vorläufer abstammen. Beim Menschen wurden bis Februar 2010 fünf KCNQ-Gene
erforscht, die in verschiedenen Geweben unterschiedlich exprimiert werden und bei Mutationen zu
unterschiedlichen phänotypischen Erscheinungsbildern führen. So ist das KCNQ1-Gen mit dem
autosomal-dominanten Romano-Ward-Syndrom (RWS) oder dem rezessiven Jervell-Lange-Nielsen-
Syndrom (JLNS) assoziiert. Mutationen in den Genen KCNQ2 und KCNQ3 können zu benignen
familiären Neugeborenenkrämpfen führen. KCNQ2 ist außerdem mit dem Krankheitsbild der
Myokymie assoziiert. Bei Mutationen in KCNQ4 kann es im frühen Erwachsenenalter zu einer
dominanten nicht-syndromalen Form des progressiven Hörverlustes kommen, der rapide fortschreitet.
Als bisher letztes Gen der KCNQ-Familie wurde im Jahr 2000 KCNQ5 identifiziert. Bisher sind noch
keine Mutationen in diesem Gen bekannt, die mit einer Erkrankung assoziiert sind.
Der Zebrafisch wurde ausgewählt, um zu prüfen, ob sich dieser als Tiermodell für funktionelle
Untersuchungen an KCNQ-Genen und damit für die Erforschung der pathogenetischen
Zusammenhänge bei KCNQ-assoziierten Krankheiten eignet. Hierzu wurden erstmals die
verschiedenen KCNQ-Gene beim Zebrafisch identifiziert, ihre evolutionären Beziehungen zu den
menschlichen Orthologen analysiert und vergleichende Untersuchungen der Spleißvarianten
durchgeführt. Dabei wurden acht Loci erfasst, die orthologe Gene zu den humanen KCNQ-Genen
darstellen. Da es bei den Strahlenflossern in der Evolution zu einer weiteren Genomduplikation kam,
existieren von etwa achtzig Prozent der humanen Gene zwei Co-orthologe beim Zebrafisch. Im
Wesentlichen sind die orthologen KCNQ-Gene zwischen Mensch und Zebrafisch stark konserviert,
vor allem an funktionell essentiellen Bereichen.
Bei allen fünf humanen KCNQ-Genen wurden Spleißvarianten nachgewiesen. Beim Zebrafisch
konnten in vier der acht Gene Spleißvarianten gefunden werden, die mit denen der orthologen
humanen Gene weitgehend übereinstimmen.
Die durch das Online-Programm ClustalW analysierte Orthologie der KCNQ-Gene zwischen Mensch
und Zebrafisch konnte durch die konservierte Syntenie bei sieben der acht kcnq-Gene vom Zebrafisch
bestätigt werden.