Rogier Burggraaff, geneeskunde student

Rogier Burggraaff, geneeskunde student, 23

Van november 2009 tot april 2010 heb ik een halfjarige wetenschappelijke stage gelopen in de onderzoeksgroep van Ellen Nollen op de afdeling Genetica van het Universitair Medisch Centrum Groningen als onderdeel van mijn Master Geneeskunde. Deze onderzoeksgroep heeft als doel om genetische ‘modifiers’ te identificeren van aggregatie: het samenklonteren van specifieke eiwitten. Aggregatie wordt beschouwd als een essentieel proces in het ontstaan van veel neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson. Toen ik startte met mijn stage was er zojuist een nieuw gen ontdekt dat dit proces van aggregatie sterk beïnvloedt. Mijn project was om te onderzoeken of dit gen, genaamd ‘modifier of aggregation 4’ (moag-4), deze invloed via zogenaamde ‘pathways’ van genen uitoefende die reeds geassocieerd werden van de aggregatie van eiwitten of niet. Om dit te onderzoeken gebruikte ik C. elegans als model organisme, een worm die ongeveer 60% van het coderende DNA gemeen heeft met de mens.

Ik heb het afgelopen halfjaar een fantastische tijd gehad. In het begin kwamen er veel nieuwe dingen op me af. Ik had bijvoorbeeld weinig voorkennis over genetica en celbiologie en ook had ik praktisch geen ervaring met het werken in een laboratorium. Echter, hoe meer je leert en begrijpt, hoe meer dit onderzoek je begint te fascineren. Ik ben dan ook van plan om aanvraag te gaan doen voor een MD/PhD beurs om mijn co-schappen te kunnen combineren met mijn onderzoek naar de genetica van deze neurodegeneratieve ziekten.

  

Stage verslag - Samenvatting   

Bij een groot aantal neurodegeneratieve ziekten, bijvoorbeeld de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en polyglutamineziekten, zoals de ziekte van Huntington, wordt een causale relatie verondersteld tussen het ziektebeeld en het misvouwen en vervolgens samenklonteren van eiwitten (aggregatie) in neuronen, die hierbij afsterven.

Recentelijk is er een nieuw gen ontdekt in het model organisme Caenorhabditis elegans (C. elegans). In deze transgene wormen die polyglutamine in hun cellen tot expressie brachten, werd de aggregatie met 75% verminderd door de inactivatie van dit nieuwe gen: moag-4 (=Modifier of aggregation 4). Daarnaast stelde men ook een verlaging van polyglutamine toxiciteit bij de wormen vast. Dit effect van inactivatie van moag-4 op aggregatie en toxiciteit van eiwitten is gereproduceerd in C. elegans onderzoeksmodellen voor de aggregatie van de ziektespecifieke eiwitten van de ziekte van Parkinson en de ziekte van Alzheimer.

Daarnaast heeft moag-4, twee orthologen (=evolutionair verwante genen) in de mens: Serf1a en Serf2. In celcultuur hebben deze orthologen eenzelfde effect op aggregatie en toxiciteit van mutant huntingtin als moag-4; dit wijst erop dat dit gen een soortgelijke functie in mensen zou kunnen vervullen.

Het is nog onbekend hoe moag-4 zijn invloed op aggregatie uitoefent. Om hier meer over te weten te komen hebben wij een aantal RNA interference screens uitgevoerd. In deze experimenten werden genen die in de literatuur in verband zijn gebracht met de aggregatie van eiwitten, geblokkeerd om vast te stellen of dit de effecten van de inactivatie van moag-4 zou kunnen terugdraaien. Zo ja, dan zou dit een sterke aanwijzing zijn dat deze genen gereguleerd worden door moag-4.

Wij selecteerden genen die coderen voor transcriptiefactoren van het insulin/IGF-1 signalling pathway, heat shock proteïnen, componenten van het CCT chaperonin, voorspelde co-chaperones, het ubiquitine-proteasoom systeem en C. elegans orthologen van genes die geassocieerd zijn met aggregatie van eiwit andere soorten.

Het blokkeren door middel van RNAi van geen enkel van de geselecteerde genen kon het effect van inactiviteit van moag-4 teniet doen.

Deze resultaten wijzen erop dat moag-4 zijn invloed op aggregatie onafhankelijk van genen uitoefent, waarvan bekend is dat zij hier ook invloed op hebben en wellicht een nieuw mechanisme in de aggregatie van eiwit en daarmee neurodegeneratieve ziekten vertegenwoordigd.