Die proximal spinale Muskelatrophie (SMA) ist charakterisiert durch eine fortschreitende Degeneration der a-Motoneuronen in the Vorderhörnern des Rückenmarks. Sie wird durch den homozygoten funktionellen Verlust des survival motor neuron Gens 1 (SMN1) verursacht. Allerdings konnte gezeigt werden, dass alle SMA-Patienten zumindest über eine Kopie des SMN2-Genes verfügen. Während SMN1 ausschließlich Volllängen-Transkripte (FL-SMN) produziert, sind 90% aller SMN2 Transkripte alternativ gespleißt. Ihnen fehlt das Exon 7 (SMN2D7), was zu einem instabilen Protein führt. Zwar reicht die Menge and SMN2 Volllängenprotein nicht aus um für den Verlust von SMN1 zu kompensieren, andererseits beeinflusst es jedoch den SMA Phänotyp: Über je mehr SMN2 Kopien ein SMA Patient verfügt, desto milder ist der Krankheitsverlauf. Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von Histon Deacetylase Inhibitoren (HDACi) einerseits das SMN2 Gen aktivieren und darüberhinaus auch sein Spleißmuster korregieren. Eine Pilotstudie mit SMA-Patienten, die mit dem HDACi VPA behandelt wurden, ergab jedoch ein recht unterschiedliches Bild. In knapp einem Drittel der Patienten ist die Menge an FL-SMN2 im Blut, wie erhofft, angestiegen. In einem weiteren Drittel jedoch konnte keine Änderung festgestellt werden, wohingegen im letzten Drittel die Menge an FL-SMN2 durch VPA-Gabe sogar reduziert war. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Suche nach den Ursachen, aufgrund derer SMA-Patienten nicht positiv auf VPA reagieren. Von allen SMA-Patienten, die an der Pilot-Studie teilgenommen hatten, wurden Fibroblasten Linien aus Hautstanzen etabliert. Es konnte gezeigt werden, dass in mehr als 60% der Fälle beide Gewebe, Blut wie Fibroblasten, gleichermaßen auf VPA ansprachen. Um zu verstehen, warum SMN2 nicht durch VPA in Non-Respondern aktiviert wird, wurden Chromatin-Immunopräzipitationen (ChIP) durchgeführt. Es zeigte sich, dass das SMN Protein in Non-Respondern unter VPA-Behandlung nicht ansteigt, da VPA nicht zu einer SMN2 Promotor Hyperacetylierung führt. Um die Frage nach den Gründen hierfür zu beantworten, wurde die Transkriptome von Pos- und Non-Responder Fibroblasten mittels Mikro-Array verglichen. Die Auswertung der Daten zeigte, dass in den Non-Respondern kein einziges Transkript differentiell unter VPA-Behandlung exprimiert wurde. Interessanterweise wurden lediglich neun Gene gefunden, die signifikant unterschiedlich zwischen unbehandelten Pos- and Non-Respondern exprimiert wurden. Basierend auf publizierten Daten wurden die Gene Cluster of Differentiation (CD36), IGF-binde Protein 5 (IGFBP5), Retinoic Acid Receptor b (RARb) und Transforming Growth Factor a (TGFa) für weitere Experimente ausgewählt. CD36 und RARb sind beide in Non-Respondern höher exprimiert, wohingegen höherer Menge von IGFBP5 und TGFa in Pos-Respondern gefunden wurden. Da CD36 ein Fettsäuretransporter ist, wurden ebenfalls massenspektroskopische Versuche zur Aufnahme und Metabolisierung von VPA durchgeführt. Eine differentielle Verstoffwechslung von VPA als Ursache für das Auftreten Non-Respondern konnte jedoch ausgeschlossen werden. Ausgehend von diesen Daten wurde die generelle Fettsäureaufnahme von Fibroblasten verglichen. Diese Daten lassen vermuten, dass CD36 zumindest in Fibroblasten eher als Fettsäureexporter denn als -importer fungiert. Ferner konnten wir den HDACi LBH589 und sein strukturell nah verwandtes Derivat JnJ-26481585 als potentielle SMA-Therapeutika identifizieren, die einem enormen Effekt auf die SMN-Protein Menge haben. So stieg die SMN Menge bis zu 10-fach bei LBH589 Konzentration von 400 nM beziehungsweise 1 uM an. Ein höherer Anstieg wurde bis dato noch nicht publiziert. ChIP-Analyse des SMN2 Promoters, sowie die Messung der SMN2 Promotoraktivität in einer Reporterzelllinie, zeigten, dass am SMN2 Promoter HDAC-Inhibition und Promoter-Aktivität in einer 1:1 Stöichiometrie korrelieren. Es wurde eine EC50 von 108 nM LBH589 bestimmt. Auf RNA-Ebene konnten wir zeigen, dass LBH589 einerseits die SMN Expression steigert, aber auch das Spleißmuster durch Hoch-Regulation des Spleißfaktors hTRA2-b1, welcher den Einbezug des SMN2 Exons 7 fördert, revertiert. Mittels Präzipitations-Experimenten konnten wir zeigen, dass die Ubiquitinylierung von SMN stark reduziert ist. Ursächlich hierfür ist vermutlich eine verstärkte SMN-Komplex Bildung, die dann zu einer Anreicherung von SMN im Laufe der Zeit führt. Wir konnten zeigen, dass LBH589 in humanen NSCs wie auch in MEFs von SMA-Mäusen SMN Protein hochreguliert. Abschließend wurden LBH589 subkutan in Mäuse injiziert um zu untersuchen, ob sich eine in vivo Untersuchung von LBH589 anbietet. Die Analyse von Gewebeextrakten aus dem ZNS zeigte, dass die Menge an SMN Protein im Gehirn steigt und gleichermaßen auch die Histonacetylierung zunahm. Daher sollten LBH589, bzw. auch JnJ-26481585, in einer größer angelegten Studie im SMA-Tiermodell untersucht werden
