17 december

Promotie Wouter Hoogenboom: Reparatie van DNA interstrand crosslinks

Terug naar nieuws

Wouter Hoogenboom van de groep van Puck Knipscheer heeft met succes zijn proefschrift “Een verzending met hoge prioriteit – Hoe nuclease-afgifte door SLX4 de reparatie van DNA interstrand crosslinks bemiddelt” verdedigd op 17 december. Tijdens zijn promotie bestudeerde Hoogenboom een gevaarlijke vorm van DNA-schade, de zogenaamde interstrand crosslink, die ontstaat wanneer een reactief molecuul de twee strengen van DNA met elkaar verbindt. Dit type DNA-schade komt van nature voor, maar wordt ook veroorzaakt door chemotherapieën omdat deze schade helpt de tumorcellen dood te maken.

Schematische weergave van interstrand crosslink repair

 

Elke dag worden onze cellen geconfronteerd met duizenden voorvallen van DNA-schade in verschillende vormen. Als deze schade niet adequaat wordt gerepareerd leidt dit tot mutaties in het DNA die genetische ziektes kunnen veroorzaken. Een uitzonderlijk toxische vorm van DNA-schade is de zogenaamde “DNA interstrand crosslink” (ICL). Bij een ICL zijn de twee DNA strengen aan elkaar verbonden, waardoor ze niet van elkaar los kunnen komen. Het scheiden van de twee stengen is echter nodig voor belangrijke cellulaire processen, zoals genexpressie (de activatie van genen) en DNA-replicatie (het verdubbelen van al het DNA voorafgaand aan celdeling). Niet gerepareerde ICL’s kunnen celdood tot gevolg hebben. Van dit effect van ICL’s wordt gebruikgemaakt in chemotherapie: ICL-inducerende stoffen worden gebruikt om de kankercellen te doden.

Xenopus leavis eieren


Xenopus laevis
Het is lang onduidelijk geweest waardoor ICL’s gewoonlijk ontstaan en hoe cellen ICL’s repareren. Om dit proces verder te bestuderen heeft Hoogenboom gebruik gemaakt van een modelsysteem dat is gebaseerd op eiwitextracten van eitjes van de Xenopus laevis kikker. Dit systeem maakt gebruik van vooraf gemaakte ICL’s waardoor het gebruik van ICL-inducerende stoffen, die ook andere soorten DNA-schade veroorzaken, niet nodig is. Hierdoor kon hij specifiek de moleculaire mechanismes van de tot nu toe weinig bestudeerde ICL-reparatie onderzoeken.

Reparatie
Essentieel voor de reparatie is het loskoppelen van de strengen, wat gebeurt door in één van de twee strengen te knippen. Hiervoor zijn in ieder geval het eiwit SLX4 en het eiwitcomplex XPF-ERCC1, noodzakelijk. Tijdens zijn promotie heeft Hoogenboom dan ook onderzocht hoe SLX4 en XPF-ERCC1 op moleculair niveau zorgen voor het loskoppelen van een DNA-streng in het proces van ICL-reparatie. Om dit te onderzoeken maakte hij veel verschillende foutieve vormen van SLX4 en XPF-ERCC1 waarin telkens een ander stukje van de eiwitten kapotgemaakt was. Hiermee kon hij onderzoeken welke delen van deze eiwitten precies belangrijk zijn voor welke onderdelen van het reparatieproces. XPF-ERCC1 is een eiwitcomplex dat in het DNA kan knippen, een stap die nodig is voor de reparatie van een ICL. Door verschillende varianten van dit eiwitcomplex te maken kwam hij erachter dat een bepaald stukje verantwoordelijk is voor de interactie met het eiwit SLX4 en dat zonder deze interactie geen reparatie plaatsvindt. Daarnaast ontdekte hij dat specifieke stukjes van het SLX4 eiwit er verantwoordelijk voor zijn dat het XPF-ERCC1 eiwitcomplex naar de juiste plek in het DNA gerekruteerd wordt, zodat het DNA daar geknipt kan worden. Tot slot heeft Hoogenboom ook onderzocht hoe SLX4 dan op zijn beurt naar de ICL wordt gerekruteerd en bepaalde domeinen in SLX4 geïdentificeerd die hiervoor verantwoordelijk blijken te zijn. Echter hoe deze domeinen er precies voor zorgen dat SLX4 naar de ICL in het DNA wordt gebracht is nog niet duidelijk en moet in de toekomst nog verder onderzocht worden.

Weerstand
Het verder onderzoeken van de werking van het ICL-reparatiemechanisme kan bijdragen aan de ontwikkeling van stoffen die specifiek ICL-reparatie remmen. Dit is nuttig omdat kankercellen in sommige gevallen weerstand opbouwen tegen chemotherapeutische stoffen door de productie van bijvoorbeeld XPF-ERCC1 op te voeren. Dergelijke ‘remmers’ zouden kankercellen gevoeliger kunnen maken voor therapie terwijl bijwerkingen beperkt blijven.

 

 

Wouter Hoogenboom deed zijn promotieonderzoek in de groep van Puck Knipscheer, waar hij na zijn verdediging als postdoc verder werkt.