Mobiele menu

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

Titel: The Golgi comprises a paired stack that is separated at G2 by modulation of the actin cytoskeleton through Abi and Scar/WAVE.
Auteur: Kondylis, V., H.E. van Nispen tot Pannerden, B. Herpers, F. Friggi-Grelin and C. Rabouille
Titel: dGRASP-Mediated Noncanonical Integrin Secretion Is Required for Drosophila Epithelial Remodeling.
Auteur: Schotman, H., L. Karhinen and C. Rabouille.
Titel: Drosophila Sec16 mediates the biogenesis of tER sites upstream of Sar1 through an arginine-rich motif.
Auteur: Ivan, V.*, De Voer G*, V, K.M. Spoorendonk, V. Kondylis and C.Rabouille.
Titel: The exocytic pathway and development.
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,

Samenvatting van de aanvraag

The recent sequencing of the human genome has many advantageous consequences for the research in biology and medicine. With the vast amount of information that is now at hand, the task for the future is obvious: The discovery of the biological function of novel genes and their role in the maintenance of human health and development. Model organisms such as mouse, the fruit fly Drosophila melanogaster and the worm C.elegans are becoming an essential tool to develop in vivo functional assays that are crucially needed to understand gene functions in this context. One dreadful developmental disorder is infertility. Some of the genes involved in male and female sterility have been identified to belong to the early exocytic pathway. This is the key intracellular route by which lipids and nearly all-non cytosolic proteins (such as plasma membrane receptors and circulating ligands) are synthesised, processed and transported to their final destination. More than 10% of couples are unable to achieve pregnancy, and in at least 30 to 50% of these infertility cases a male factor abnormality is involved. However, the cause of spermatogenic disorders is not yet identified. Female sterility in mammalian systems is even more elusive, and very few genes have been identified as responsible for this disorder. So the identification of any new genes and pathways involved in gametogenesis can be crucially important for the understanding of some of the infertility disorders. Here, I propose to use Drosophila melanogaster, to identify the genes encoding proteins of the early exocytic pathway, whose mutation leads to male and/or female sterility and to describe the molecular and cell biological defects at the ultrastructural level occurring in these Drosophila mutants in relation to spermatogenesis and oogenesis. Drosophila melanogaster serves as model organism for many investigations of diseases and development defects. Because Drosophila shares with mammals many similarities in their exocytic pathway, and also in their spermatogenesis and oogenesis, it makes it is a valuable system to establish functional assays relevant to human infertility syndromes, that perhaps will open up the way to a cure.

Onderwerpen

Kenmerken

Projectnummer:
91204009
Looptijd: 100%
Looptijd: 100 %
2004
2008
Onderdeel van programma:
Gerelateerde subsidieronde:
Projectleider en penvoerder:
Dr. J. Warsanis
Verantwoordelijke organisatie:
Universitair Medisch Centrum Utrecht