10 december

Promotie Jolien van Hooff: de evolutionaire oorsprong en divergentie van het eukaryote kinetochoor

Terug naar nieuws

Jolien van Hooff van de groepen van Geert Kops (Hubrecht Instituut) en Berend Snel (Universiteit Utrecht) heeft op 10 december succesvol haar proefschrift verdedigd. Tijdens haar promotie bestudeerde ze de evolutionaire oorsprong en divergentie van het eukaryote kinetochoor, een complexe structuur van vele eiwitten dat ervoor zorgt dat de het verdelen van het DNA tijdens de celdeling goed verloopt.

Evolutionary tree including prokaryotes (bacteria, archaea and asgard) and eukaryotes (eukarya)

Prokaryoten en eukaryoten
Eukaryote cellen, zoals van planten, dieren en schimmels, verschillen fundamenteel van prokaryote cellen, zoals die van bacterien. Eukaryote cellen hebben bijvoorbeeld gespecialiseerde organellen die specifieke functies uitvoeren, terwijl prokaryote cellen niet zulke organellen hebben. Eukaryoten zijn gemiddeld genomen ook groter dan prokaryoten. De evolutionaire oorsprong van eukaryoten is tegenwoordig beter te bestuderen dan voorheen, dankzij nieuwe moleculaire en analytische technieken waarbij bijvoorbeeld de DNA-volgordes van veel verschillende eukaryoten en prokaryoten met elkaar vergeleken worden.

Left: the microtubule-organizing centers pull one copied chromatid via the microtubules and kinetochores to each side of the cell. Right: the kinetochore is a complex structure of many proteins.

Het kinetochoor
Een van de eigenschappen die eukaryoten onderscheiden van prokaryoten is het kinetochoor. Het kinotochoor is een complexe structuur van veel eiwitten die ervoor zorgt dat tijdens de celdeling het DNA goed verdeeld wordt over de dochtercellen. Na het verdubbelen van al het DNA in een cel, moet elke dochtercel precies de helft van het DNA krijgen. Dit wordt geregeld door een systeem at bestaat uit een soort spoel aan elke kant van de moedercel, die met een soort draaden, microtubili, verbonden zijn aan de chromosomen. De spoeltjes trekken vervolgens van elk gekopieerde chromosoom één dochterchromosoom naar elke kant, waardoor beide dochtercellen een exacte kopie zijn van elkaar. De draadjes zitten vast aan de chromosomen met het kinetochoor. Hierdoor zorgt het kinetochoor ervoor dat de verdeling van het DNA over de dochtercellen goed verloopt.

The evolution of the kinetochore

De evolutie van het kinetochoor
Van Hooff heeft tijdens haar promotie door het vergelijken van de DNA-volgordes van veel verschillende prokaryoten en eukaryoten de evolutionaire oorsprong en de evolutionaire ontwikkeling van het kinetochoor bestudeerd: in 90 soorten heeft ze de DNA-volgorde van 70 verschillende kinetochoor-eiwitten met elkaar vergeleken. Hieruit bleek dat het kinetochoor erg divers is en dat dit komt door het verlies van genen, genduplicaties en ook soms genuitvinding: het ontstaan van een nieuw gen. Daarnaast heeft ze gevonden dat genen van hetzelfde kinetochoorcomplex samen verloren gaan, waardoor het kinetochoor ‘modulair’ evolueert. Dit bevestigt dat de genen binnen één zo’n module van elkaar afhankelijk zijn.

Daarnaast heeft Van Hooff gevonden dat het complexe kinetochoor waarschijnlijk een mozaïsche oorsprong heeft, waarbij de eiwitten in het kinetochoor duplicaties zijn van eiwitten betrokken bij andere eukaryote functies. Veel eiwitten in het kinetochoor zijn ook kopien van elkaar die zijn ontstaan zijn door een duplicatie, waarna beide eiwitten een rol zijn blijven spelen in het kinetochoor.

Jolien van Hooff deed onderzoek voor haar proefschrift in de onderzoeksgroepen van Geert Kops en Berend Snel, van december 2013 tot juli 2018. Nu werkt ze als junior onderzoeker bij de Rekenkamer Rotterdam, waar ze onderzoek doet naar het beleid van de gemeente Rotterdam.

 

Geert Kops is groepsleider bij het Hubrecht Instituut, professor Molecular Tumor Cell Biology bij het Universitair Medisch Centrum Utrecht en Oncode Investigator.

 

Berend Snel is professor in bioinformatics aan de Universiteit Utrecht en hoofd van de Evolutionary Genomics and Integrative Bioinformatics groep.