Neuronale polarisatie: het bouwen en organiseren van het microtubuli-netwerk

Belang

Het centrale zenuwstelsel is het communicatiecentrum van mens en dier. Het is onder andere essentieel voor het kunnen bewegen, leren, zien, ruiken en voelen. Net als de rest van een organisme, is ook het zenuwstelsel opgebouwd uit cellen. De cellen van het zenuwstelsel zijn de zenuwcellen die met elkaar een communicatienetwerk vormen. De ontwikkeling van deze cellen is essentieel voor hun functies, wat kan leiden tot verschillende ziektes bij het niet goed functioneren. Het begrijpen van de neuronale ontwikkeling speelt, onder andere, een cruciale rol bij het ontrafelen van ziektes zoals Alzheimer, ALS, ruggenmerg letsel en MS-geïnduceerde axon degeneratie. Eén van de belangrijke processen gedurende de ontwikkeling, is de polarisatie van een onrijpe cel in een rijpe zenuwcel met één axon (verantwoordelijk voor het zenden van signalen) en meerdere dendrieten (verantwoordelijk voor het ontvangen van signalen). Het skelet van een cel (het cytoskelet) speelt hierbij een belangrijke rol door ze structuur, vorm, stevigheid en bewegelijkheid te geven. Verder vormt het cytoskelet ook de wegen voor intracellulair transport van eiwitten en organellen. Buisachtige structuren genaamd microtubuli vormen een belangrijk component van het cytoskelet. Deze structuren zijn in staat een netwerk te vormen in de cel. Het onderzoek van Sam van Beuningen richt zich op de processen die betrokken zijn bij de polarisatie van zenuwcellen.

Methode

De rol van microtubuli en geassocieerde eiwitten in het organiseren van het microtubuli-netwerk is onderzocht. Hierbij is het eiwit CAMSAP2, een eiwit dat bindt aan het uiteinde van een microtubulus, bestudeerd.

Resultaat

We laten zien dat CAMSAP2 kan worden waargenomen als korte stretches op het uiteinde van een microtubulus en dat dit eiwit de buizenstructuur stabiliseert. Het eiwit speelt hiermee een cruciale rol in dendriet ontwikkeling en axon specificatie. Daarnaast, beschrijven we de identificatie van het microtubulus-geassocieerde eiwit TRIM46 als een auto-antigeen dat specifiek in het begin van het axon lokaliseert. Dit gebeurt al vroeg in het polarisatie proces en de ontwikkeling van het axon. Door gebruik te maken van verschillende microscopietechnieken laten we zien dat TRIM46 een belangrijke rol vervult tussen de eiwitten MAP2 en Tau in de proximale axon. Hier is het verantwoordelijk voor het vormen van een parallel microtubuli-netwerk, voor correct eiwit transport in het axon, en voor het vormen van bruggen tussen microtubuli. Onze experimenten laten verder zien dat TRIM46 essentieel is voor de polarisatie en axon ontwikkeling van zenuwcellen.

Impact

Het microtubuli-netwerk geeft zenuwcellen structuur en is betrokken bij het transport in de cel. De bevindingen van Sam laten zien dat twee eiwitten, CAMSAP2 en TRIM46, een belangrijke rol spelen in het bouwen en organiseren van het microtubuli-netwerk in zenuwcellen. De onderzochte eiwitten zijn verantwoordelijk voor de juiste ontwikkeling van zenuwcellen en beschermen mogelijk tegen de afbraak van zenuwbanen in ziektes als MS.

 

Sam van Beuningen (UU, Utrecht) PR16-6

Promotiedatum: 25 mei 2016