Biochemical, kinetic and structural characterization of the unusual GTPase cycle of Roco proteins

Inzicht in werking ‘Parkinson-eiwit’

Een mutatie in het gen voor het menselijk Roco eiwit LRRK2 is de belangrijkste oorzaak van de erfelijke vorm van de ziekte van Parkinson. Sinds die ontdekking bestuderen wetenschappers dit eiwit zeer intensief, om meer te begrijpen van de oorzaak en mogelijke behandelingen van deze ziekte.

Ondanks enorme onderzoeksinspanningen, en de ontdekking van verschillende ‘partners’ waar LRRK2 een interactie mee kan aangaan, en netwerken waarin het betrokken is, blijven veel onderzoeksvragen nog onbeantwoord. Een belangrijk aspect van het werkingsmechanisme van LRRK2 dat nog ter discussie staat, betreft de werking van de centrale RocCOR module, verantwoordelijk voor de GTPase activiteit (de hydrolyse van GTP) van het eiwit.

Lina Wauters onderzocht dit GTP hydrolyse mechanisme van Roco eiwitten. Zij begon met onderzoek naar de oligomerische toestand van het Roco eiwit na binding van nucleotiden bij de bacterie Chlorobium tepidum. Zij kon aantonen dat het eiwit zich afwisselend in een monomerische en dimerische toestand bevindt bij nucleotide binding en hydrolyse en dat monomerizatie een karakteristiek onderdeel vormt van de GTP hydrolyse cyclus.

In een vervolgonderzoek karakteriseerde Wauters het GTP hydrolyse mechanisme van verschillende prokaryote Roco eiwitten en humaan LRRK2 via biochemische en kinetische experimenten. Zij toonde aan dat de eigenlijke GTP hydrolyse de snelheidsbepalende stap vormt in de GTP hydrolyse cyclus en dat Roco eiwitten geen andere eiwitten nodig hebben voor de uitwisseling van nucleotiden. Additionele factoren zouden de gematigde GTPase activiteit echter wel nog kunnen reguleren.

Gebaseerd op deze data, heeft Wauters een nieuwe werkingshypothese voorgesteld voor Roco eiwitten in het algemeen en LRRK2 in het bijzonder. Zo genereert dit werk waardevolle data in de zoektocht naar het werkingsmechanisme van deze eiwitfamilie.

Het promotieonderzoek van Lina Wauters vond plaats bij de afdeling Celbiochemie van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) en is gefinancierd uit een samenwerkingsprogramma van de Vrije Universiteit Brussel en de RUG. Wauters werkt nu als Clinical Support Manager Universitair Ziekenhuis Leuven.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/a66a1b88-47e4-463f-afdd-b5ccad2ca2e2