Utrecht, 14 december 2015

Basis voor organisatiestructuur zenuwcel

Eiwit gevonden dat belangrijke stap in hersenontwikkeling bepaalt

Samenvatting

Celbiologen van de Universiteit Utrecht hebben een eiwit ontdekt dat aan de basis staat van de organisatiestructuur van de zenuwcel. Dit eiwit bepaalt de positie van het axon, de dunne uitloper die informatie uit de zenuwcel verstuurt naar andere zenuwcellen. De organisatiestructuur van de cel blijkt ook in te storten als het eiwit in een volgroeide zenuwcel wordt weggehaald. Dit zou kunnen betekenen dat het eiwit een rol speelt in het ontstaan van neurale ontwikkelingsstoornissen, zoals autisme en degeneratieve hersenziekten zoals Alzheimer. De onderzoeksresultaten worden gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Neuron van 16 december.

" Casper Hoogenraad, hoogleraar celbiologie aan de Universiteit Utrecht

Het wordt steeds duidelijker dat veel ziekten beginnen bij iets dat misgaat in het cytoskelet. Dat zou dus ook bij neurale ontwikkelingsziekten en degeneratieve hersenziekten het geval kunnen zijn.

Casper Hoogenraad, hoogleraar celbiologie aan de Universiteit Utrecht "

"Met deze ontdekking beantwoorden we een fundamentele vraag over de unieke ontwikkeling van zenuwcellen die neurowetenschappers en biologen al lang bezighoudt", aldus onderzoeksleider Casper Hoogenraad, hoogleraar Celbiologie aan de Universiteit Utrecht. Een zenuwcel ontwikkelt zich uit een ronde stamcel met allemaal kleine uitlopertjes. De Utrechtse celbiologen ontdekten dat het axon (de zender) altijd groeit uit het enige uitlopertje dat het zogenaamde TRIM46-eiwit bevat. Daarna ontwikkelen alle andere uitlopers zich tot dendrieten (ontvangers). TRIM46 bepaalt dus de positie van het axon en daarmee de asymmetrische structuur - polariteit - van de zenuwcel.

Zenuwcel

Kleine hersenen

TRIM46-specifieke localisatie in het axon

Microtubuli-organisatie door TRIM46 in een zenuwcel

Veel ziekten beginnen bij cytoskelet

TRIM46 blijkt te binden aan het zogenaamde cytoskelet van de zenuwcel. Dit netwerk van eiwitdraden en eiwitbuisjes geeft de cel zijn vorm en regelt het transport binnen de cel. TRIM46 vormt als het ware `steigers' voor een snelle bouw en groei van het axon. Hoogenraad: "Uit allerlei onderzoek wordt steeds duidelijker dat veel ziekten beginnen bij iets dat misgaat in het cytoskelet. Dat zou dus ook bij neurale ontwikkelingsziekten en degeneratieve hersenziekten het geval kunnen zijn."

Ontwikkelingsstoornissen en hersenziekten

Met de bepaling van de plek van het axon, ligt de orientatie van het cytoskelet van de zenuwcel vast. Bij neurale ontwikkelingsstoornissen en degeneratieve hersenziekten gaat het nu juist met die organisatiestructuur mis. Daardoor is niet meer duidelijk wat de input en wat de output van de zenuwcel is. Cellulaire eiwitten die in het axon horen, komen in de dendrieten terecht. Uiteindelijk leidt dit tot het afsterven van het axon.

Million dollar question

"Uit ons onderzoek blijkt precies dit proces op te treden, zodra we TRIM46 bij het axon weghalen. Maar dat er een relatie is met een ziekte hebben we nog niet aangetoond", vertelt Hoogenraad. "De million dollar question is nu: verdwijnt TRIM46 ook bij kinderen met autisme of bij patienten met de ziekte van Alzheimer? Als dat zo blijkt te zijn, hebben we mogelijk een nieuw aangrijpingspunt om therapieen te ontwikkelen."

Dit onderzoek is medegefinancierd uit de ERC Consolidator Grant van Casper Hoogenraad.

Publicatie

TRIM46 controls neuronal polarity and axon specification by driving the formation of parallel microtubule arrays Sam F.B. van Beuningen, Lena Will, Martin Harterink, Anael Chazeau, Eljo Y. van Battum, Catia P. Frias, Mariella A.M. Franker, Eugene A. Katrukha, Riccardo Stucchi, Karin Vocking, Ana T. Antunes, Lotte Slenders, Sofia Doulkeridou, Peter Sillevis Smitt, A.F. Maarten Altelaar, Jan A. Post, Anna Akhmanova, R. Jeroen Pasterkamp, Lukas C. Kapitein, Esther de Graaff, Casper C. Hoogenraad

Neuron, 16 december 2015

Alle auteurs zijn verbonden aan de Universiteit Utrecht

Life Sciences

Dit onderzoek is een voorbeeld van Science for Life, een onderdeel van het Strategisch Onderzoeksthema Life Sciences van de Universiteit Utrecht.