< Terug naar vorige pagina

Project

Drosophila modellen voor TDP-43 en FUS proteïnopathie, nieuwe therapeutische doelwitten voor neurodegeneratie

TDP-43 is gekend als een nucleair RNA/DNA bindend proteïne, betrokken in RNA

metabolisme. TDP-43 is het causale neurotoxische proteïne in een belangrijk percentage

patiënten dat lijdt aan amyotrofe lateraalsclerose (ALS) en frontotemporale dementie (FTD).

Daarnaast wordt TDP-43 proteïnopathie ook aangetroffen in meer dan 30% van de patiënten

met de ziekte van Alzheimer, waaruit blijkt dat TDP-43 een brede rol speelt in

neurodegeneratie. Het belangrijkste kenmerk van TDP-43 proteïnopathie is de aanwezigheid

van TDP-43 positieve inclusies, die zich meestal in het cytoplasma van de zenuwcellen

bevinden en samengaan met een verlies van TDP-43 in de nucleus. Daarnaast zijn er ook

mutaties beschreven in TDP-43 die aanleiding geven tot ALS en in sommige gevallen FTD.

Ondanks het feit dat deze proteïnopathie ongeveer acht jaar geleden ontdekt is, is het

ziektemechanisme nog steeds niet beschreven. Een belangrijke vraag binnen het TDP-43

onderzoeksveld, ofdat deze TDP-43 gemedieerde neurotoxiciteit wordt veroorzaakt door een

cytoplasmatische toxische gain of function of loss of function mechanisme, blijft tot op heden

onopgelost. Het fruitvliegengenoom bevat een homoloog van TDP-43, namelijk TBPH of

dTDP-43. Dit bestaat uit, net zoals het humane homoloog, uit twee RNA herkennende

domeinen en een glycine rijk domein en heeft dezelfde nucleïnezuurbindende en mRNA

splitsende eigenschappen. Dit maakt D.melanogaster een geschikt modelorganisme om de

functie van deze eiwitten te onderzoeken.

In het eerste gedeelte van dit doctoraatsonderzoek, hebben we de rol van dTDP-43 in de vlieg

verder onderzocht. Daarvoor combineerden we een fenotypische analyse met next-generation

sequencing in vliegen met dTDP-43 gain and loss of function. We stelden vast dat dTDP-43

een belangrijke neuronale rol speelt in de vlieg. dTDP-43 coördineert namelijk het wisselen

van het ecdysteroid receptor (EcR) afhankelijke transcriptioneel programma van een pupaal

naar een volwassen patroon. Het verstoren van deze functie door zowel overexpressie als

depletie van dTDP-43 resulteert in lethaliteit en neuronale apoptose. dTDP-43 controleert dit

wisselen door de expressie van een microtubulus-bindend proteïne te reguleren. Dit

microtubulus bindende proteïne is verantwoordelijk voor een correcte subcellullaire

localisatie van EcR. We stelden vast dat een verstoorde EcR signalatie aan de basis ligt van de

neurotoxiciteit van dTDP-43 in de fruitvlieg en dat de steroïde hormoon receptor signalisatie

belangrijk zou kunnen zijn binnen ALS en andere gerelateerde TDP-43 proteïnopathiën.

Aangezien zowel overexpressie als neerregulatie van dTDP-43 aanleiding geeft tot

gelijkaardige transcriptoom wijzigingen, cytoplasmatische EcR opstapelingen en

neurotoxische ontwikkelingsfenotypes, vermoeden we dat TDP-43 aggregatie aanleiding

geeft tot een verlies van functie.

In het tweede gedeelte van dit doctoraatsonderzoek bestudeerden we het pathogene karakter

van mutaties in TDP-43. De meeste hTDP-43 mutaties, die ALS veroorzaken, zijn gelegen in

het glycine rijk domein van het proteïne (hTDP-43G287S and hTDP-43A315T) maar andere

atypische variänten zoals hTDP-43A90V (gelegen in het nucleaire localisatie domein) en hTDP-

43D169G 

(gelegen in het eerste RNA bindende domein) werden ook beschreven. Om het

pathogene karakter van deze verschillende varianten te bestuderen, brachten we deze tot

expressie in vliegen met een verminderde expressie van dTDP-43. We gingen na of de

verschillende humane varianten de fenotypes konden redden in vliegen met een verminderde

expressie van dTDP-43. We stelden vast dat hTDP-43A90VhTDP-43G287S and hTDP-43A315T

het neuronale verlies in deze vliegen niet konden redden, terwijl hTDP-43WT en hTDP-43D169G

dit wel konden. Daarom vermoeden we dat de hTDP-43A90VhTDP-43G287S and hTDP-43A315T

mutaties zorgen voor een verlies van functie in hTDP-43. Daarnaast zagen we in ~10% van de

neuronen die hTDP-43A90VhTDP-43G287S en hTDP-43A315T tot expressie brachten dat hTDP-

43 mislocaliseerde in het cytoplasma ipv in de kern, terwijl we deze shift niet zagen in vliegen

die hTDP-43D169G of hTDP-43WT expresseerden. Vervolgens rapporteerden we dat de

atypische hTDP-43A90V variant pathogeen is en mogelijk het risico verhoogt om de ziekte van

Alzheimer te ontwikkelen binnen een frans-belgische populatie

In dit doctoraatsonderzoek bevestigen we dat de fruitvlieg zich uitstekend leent tot het

onderzoeken van TDP-43 proteinopathiën en onze data toont aan dat TDP-43 geassocieerde
toxiciteit vermoedelijk wordt veroorzaakt door een verlies van functie.

Datum:1 jan 2010 →  15 apr 2014
Trefwoorden:drosophila models
Disciplines:Genetica, Systeembiologie, Moleculaire en celbiologie, Medische beeldvorming en therapie, Andere paramedische wetenschappen
Project type:PhD project