The early exocytic pathway and sterility: A reverse genetic approach using Drosophila melanogaster
Projectomschrijving
Een aantal mechanismen in fruitvliegjes (Drosophila melanogaster) lijkt sterk op die in mensen. Een daarvan is de exocytose transportroute, een manier om vetten en eiwitten op de juiste plaats van bestemming in de celwand en aan de buitenkant van cellen te krijgen. Exocytose is ook fundamenteel voor de vrouwelijke en mannelijke vruchtbaarheid. Met behulp van de uitgebreide genetische kennis over Drosophila en nieuwe technieken voor elektronenmicroscopie zijn cruciale stappen in de exocytose transportroute gekarakteriseerd. Evenals in de vruchtbaarheid en het ontstaan van steriliteit van eicellen en zaadcellen. Met behulp van transgene fruitvliegjes is een aantal nieuwe genen, transportroutes en syntheseroutes ontdekt.
Producten
Auteur: Kondylis, V., H.E. van Nispen tot Pannerden, B. Herpers, F. Friggi-Grelin and C. Rabouille
Auteur: Schotman, H., L. Karhinen and C. Rabouille.
Auteur: Ivan, V.*, De Voer G*, V, K.M. Spoorendonk, V. Kondylis and C.Rabouille.
Auteur: Schotman H. and C. Rabouille
Verslagen
Eindverslag
Het recente ontrafelen van het menselijke genoom heeft voor het onderzoek binnen de biologie en geneeskunde vele voordelige gevolgen gehad. Met de enorme hoeveelheid informatie die nu voorhanden is, is de taak voor de toekomst duidelijk: De ontdekking van de biologische functie van nieuwe genen en de rol die zij spelen in het behoud van humane cellulaire integriteit en de ontwikkeling van het organisme. Model organismen zoals de muis, de fruitvlieg Drosophila melanogaster en de worm Caenorhabditis elegans zijn essentiële hulpmiddelen, benodigd om in vivo functionele analyses te ontwikkelen, en cruciaal om genfuncties in deze context te begrijpen.
Onvruchtbaarheid is één van de meest verschrikkelijke ontwikkelingsstoornissen. Van enkele genen die betrokken zijn bij mannelijke en vrouwelijke steriliteit is bekend geworden dat zij deel uitmaken van de vroege exocytose transportroute (figuur 1A, bijlage). Dit is de belangrijkste intracellulaire route van waaruit lipiden en bijna alle niet cytosolische eiwitten (zoals plasmamembraan receptoren en circulerende liganden) worden gesynthetiseerd, gemodificeerd en vervoerd naar hun definitieve bestemming. De vroege exocytose route bestaat uit het endoplasmatisch reticulum (ER), het transitionele ER (tER plaatsen), en het Golgi apparaat.
Meer dan 10% van de echtparen heeft vruchtbaarheidsproblemen waardoor een gewenste zwangerschap uitblijft en in minstens 30 tot 50% van deze onvruchtbaarheidsgevallen wordt dit veroorzaakt door abnormale factoren bij de man. De oorzaak van spermatogenese defecten is echter nog niet geïdentificeerd. Vrouwelijke steriliteit blijkt nog lastiger te bestuderen in zoogdiersystemen, en voor deze aandoening zijn zelfs nog minder betrokken genen geïdentificeerd. Om de processen die aan enkele onvruchtbaarheidsstoornissen ten grondslag liggen te achterhalen is de identificatie van nieuwe genen en de bestudering van de gametogenese van cruciaal belang.
Het is mijn bedoeling om met behulp van het model organisme Drosophila melanogaster genen te identificeren die coderen voor eiwitten van de vroege exocytose route en waarvan mutaties leiden tot mannelijke en/of vrouwelijke steriliteit. De moleculaire en cel biologische defecten die voorkomen in deze Drosophila mutanten en betrekking hebben op spermatogenese en oogenese worden vervolgens op ultrastructureel niveau onderzocht en beschreven.
Drosophila melanogaster is een modelorganisme voor vele onderzoeken van ziekten en ontwikkelingsdefecten. Drosophila vertoont vele gelijkenissen met zoogdieren, hetgeen het een waardevol systeem maakt om functionele analyses op te zetten die relevant zijn voor onderzoek naar menselijke onvruchtbaarheids syndromen, en waardoor eventueel behandel methoden zouden kunnen worden ontwikkeld.
De exocytose route in Drosophila is vergelijkbaar met die van zoogdieren, maar is enigszins vereenvoudigd, wat analyses makkelijker en sneller maakt. Bovendien komen veel van de eiwitten die hierbij een rol spelen in zoogdiersystemen op een zelfde plaats tot expressie Drosophila. Naast de gelijkenissen in hun exocytoseroute vertonen Drosophila en zoogdieren ook overeenkomsten binnen spermatogenese en oogenese.
In Drosophila wijfjes, is de eikamer samengesteld uit drie celtypes, oocyt, de verpleegsterscellen, en de somatische follikelcellen (zie Fig. 1B in Bijlage). De ontwikkeling van gezonde eikamers hangt af van specificatie van de oocyt, en zijn differentiatie (de vorming van de lichaamsassen vereist een gepolariseerde depositie van mRNA en eiwitten, waaronder Oskar, binnen de oocyt). Van een aantal genen, die coderen voor eiwitten van de vroege exocytose route, of membranen die binnen deze weg bestaan is aangetoond dat zij een rol spelen bij zowel de oocytspecificatie als de differentiatie.
Dit project wordt uitgevoerd met behulp van de krachtige genetica en de kennis van de ontwikkeling van dit modelorganisme, gekoppeld a
Het recente ontrafelen van het menselijke genoom heeft voor het onderzoek binnen de biologie en geneeskunde vele voordelige gevolgen gehad. Met de enorme hoeveelheid informatie die nu voorhanden is, is de taak voor de toekomst duidelijk: De ontdekking van de biologische functie van nieuwe genen en de rol die zij spelen in het behoud van humane cellulaire integriteit en de ontwikkeling van het organisme. Model organismen zoals de muis, de fruitvlieg Drosophila melanogaster en de worm Caenorhabditis elegans zijn essentiële hulpmiddelen, benodigd om in vivo functionele analyses te ontwikkelen, en cruciaal om genfuncties in deze context te begrijpen.
Onvruchtbaarheid is één van de meest verschrikkelijke ontwikkelingsstoornissen. Van enkele genen die betrokken zijn bij mannelijke en vrouwelijke steriliteit is bekend geworden dat zij deel uitmaken van de vroege exocytose transportroute (Figuur 1A in Bijlage). Dit is de belangrijkste intracellulaire route van waaruit lipiden en bijna alle niet cytosolische eiwitten (zoals plasmamembraan receptoren en circulerende liganden) worden gesynthetiseerd, gemodificeerd en vervoerd naar hun definitieve bestemming. De vroege exocytose route bestaat uit het endoplasmatisch reticulum (ER), het transitionele ER (tER plaatsen), en het Golgi apparaat.
Meer dan 10% van de echtparen heeft vruchtbaarheidsproblemen waardoor een gewenste zwangerschap uitblijft en in minstens 30 tot 50% van deze onvruchtbaarheidsgevallen wordt dit veroorzaakt door abnormale factoren bij de man. De oorzaak van spermatogenese defecten is echter nog niet geïdentificeerd. Vrouwelijke steriliteit blijkt nog lastiger te bestuderen in zoogdiersystemen, en voor deze aandoening zijn zelfs nog minder betrokken genen geïdentificeerd. Om de processen die aan enkele onvruchtbaarheidsstoornissen ten grondslag liggen te achterhalen is de identificatie van nieuwe genen en de bestudering van de gametogenese van cruciaal belang.
Het is mijn bedoeling om met behulp van het model organisme Drosophila melanogaster genen te identificeren die coderen voor eiwitten van de vroege exocytose route en waarvan mutaties leiden tot mannelijke en/of vrouwelijke steriliteit. De moleculaire en cel biologische defecten die voorkomen in deze Drosophila mutanten en betrekking hebben op spermatogenese en oogenese worden vervolgens op ultrastructureel niveau onderzocht en beschreven.
Drosophila melanogaster is een modelorganisme voor vele onderzoeken van ziekten en ontwikkelingsdefecten. Drosophila vertoont vele gelijkenissen met zoogdieren, hetgeen het een waardevol systeem maakt om functionele analyses op te zetten die relevant zijn voor onderzoek naar menselijke onvruchtbaarheids syndromen, en waardoor eventueel behandel methoden zouden kunnen worden ontwikkeld.
De exocytose route in Drosophila is vergelijkbaar met die van zoogdieren, maar is enigszins vereenvoudigd, wat analyses makkelijker en sneller maakt. Bovendien komen veel van de eiwitten die hierbij een rol spelen in zoogdiersystemen op een zelfde plaats tot expressie Drosophila. Naast de gelijkenissen in hun exocytoseroute vertonen Drosophila en zoogdieren ook overeenkomsten binnen spermatogenese en oogenese.
In Drosophila wijfjes, is de ei-kamer samengesteld uit drie celtypes, oocyt, de verpleegsterscellen, en de somatische follikelcellen (zie Fig. 1B in Bijlage). De ontwikkeling van gezonde ei-kamers hangt af van specificatie van de oocyt, en zijn differentiatie (de vorming van de lichaamsassen vereist een gepolariseerde depositie van mRNA en eiwitten, waaronder Oskar, binnen de oocyt). Van een aantal genen, die coderen voor eiwitten van de vroege exocytose route, of membranen die binnen deze weg bestaan is aangetoond dat zij een rol spelen bij zowel de oocytspecificatie als de differentiatie.
Dit project wordt uitgevoerd met behulp van de krachtige genetica en de kennis van de ontwikkeling van dit modelorganisme,