Nucleaire envelop ruptuur in laminopathie modelcellen

Promovendus/a: Joke Robijns

Promotor(en): Winnok De Vos

Ziektes waarbij mutaties optreden in het LMNA gen zijn gekend als laminopathiën. Een breed spectrum aan fenotypes wordt geobserveerd in deze ziektes hoewel ze allen veroorzaakt worden door een verstoorde functie van lamine eiwitten. Deze lamine eiwitten vormen de basis van de nucleaire lamina die zorgt voor ondersteuning van de nucleaire envelope en betrokken is bij de organizatie en regulatie van het genoom. De exacte mechanismen achter de ziekteontwikkeling en progressie zijn nog grotendeels onbekend. De ontdekking van nucleaire envelope rupturen (NER) heeft voor een nieuwe invalshoek in het veld gezorgd.

Tijdens een NER kan er een ongewenste uitwisseling optreden van cytoplasmatische en nucleaire inhoud. Hoewel de cel erin slaagt om te herstellen, kan DNA schade accumuleren. Om meer inzichten te verwerven in de oorzaken en gevolgen van NER zijn goede modellen nodig. Aangezien patienten cellen zeldzaam en genetisch heterogeen zijn, kunnen genetische modellen een oplossing bieden. Met het gebruik van de CRISPR/Cas9 genome editing techniek werden knockout modelcellen gecreëerd en gevalideerd. Deze vertoonden typsiche kenmerken van laminopathieën zoals misvormde kernen. Door een geautomatiseerde live cell imaging en analyse methode voor detectie van NER op deze cellen toe te passen, werden interessante inzichten verworven. Zo werd getoond dat afwezigheid van A-type lamines tot een hogere NER frequentie leidt. Bovendien is actomyosine contractiliteit betrokken bij de inductie van NER.

Gedetaillerde analyse van NER wordt bemoeilijkt door hun spontane, transiënte voorkomen. Dit probleem kan omzeild worden door gebruik te maken van methoden die NER kunnen induceren. Met atomic force microscopie en een compressie apparaat werden herstelbare NERs geïnduceerd. Door deze laatste techniek toe te passen op de eerder gecreëerde celllijnen, kon worden aangetoond dat A-type lamines een invloed hebben op NER frequenctie en herstel. Tenslotte werden veranderingen in proteine hoeveelheid en activiteit onderzocht in A-type lamine gedepleteerde en prelamin A accumulerende cellen. Dit toonde verstoring van interessante processen zoals normale mitochondriale functie. De methoden ontwikkeld in dit werk, samen met de verworven inzichtingen, dragen bij aan de groeiende kennis over NER.