Aminozuur tekorten van Drosophila leidt tot vorming van Sec bodies en stress granules, twee pro-survival stress-assemblies.

Laatste jaren zijn we vooral bezig geweest met het identificeren van principes en factoren die belangrijk zijn voor de functionele organisatie van de vroege secretieroute (ER exit site (ERES) -Golgi) in Drosophila S2 weefsel gekweekte cellen (1, 2). In dit verband hebben wij de hydrofiele Drosophila ortholoog Sec16 protein, dat essentieel is voor de biogenese en het onderhoud van ERES, gekarakteriseerd (3). Onlangs hebben we een RNAi depletion methode gebruikt met voorgeselecteerde vermoedelijke ER eiwitten om nieuwe componenten te identificeren die betrokken zijn in de organisatie van het ERES (4).

Gezien de sterke regulatie van secretie en de organisatie van de vroege secretieroute door signalen (5), hebben we een groot project opgezet om de regulatie van secretie door nutrient signalering te verhelderen in Drosophila S2 cellen. In het bijzonder hebben we aangetoond dat secretie actief wordt geremd door serum tekorte wat leidt tot het vrijkomen van Sec16 van het ER-membraan (6).

Anderzijds, aminozuur tekorte leidt tot de vorming van omkeerbare niet- membraan-gebonden pro-survival stress assemblies, de Sec bodies, dat de componenten van het ER exit sites bevatten, Sec16 en COPII componenten (7). Op dit moment zijn we bezig met het identificeren van de signalerings componenten die nodig zijn voor de vorming van deze assemblies.

Een andere stress-assembly, de stress granules, wordt ook gevormt door aminozuur tekorte. Stress granules vormen als gevolg van protein translatie inhibitie, wat plaats vindt door vrijwel alle type stress. Dit leidt weer tot de accumulatie van ongetranslateerde mRNA’s die zijn gebonden aan specifieke RNA-bindende eiwitten en worden opgeslagen in stress granules of afgebroken in P-bodies (7). Wat interessant is dat we hebben opgemerkt dat er een connectie is tussen de vorming van beide structuren, Sec bodies en stress granules, momenteel onderzoeken we dit. Bovendien stress granules vormen ook bij hittestress en we hebben onlangs aangetoond dat TORC2 nodig is voor deze formatie (8).

Asymmetrische verdeling van mRNA in de Drosophila ei kamer: Sub- compartimentering van P-bodies en translatie controle.

In het verleden hebben we methodes ontwikkeld om op ultrastructurele niveau RNA lokalisatie te visualiseren op basis van RNA in situ hybridisatie gekoppeld aan immuno-EM in bevroren secties (9) . In samenwerking met de Davis’ groep in Oxford, (UK), hebben we de lokalisatie van gurken (11) en bicoid (12) mRNA’s in de Drosophila eicel, zowel endogeen, geïnjecteerd en MS2 gelabeld, onderzocht.

Onlangs hebben we aangetoond dat hoewel beide mRNA’s voorkomen in dezelfde cytoplasmatische structuren lijkend op Processing Bodies (PB) in fase 9 eicellen, hun sub-compartimenlisatie in PBs correleren met verschillende staten van translatie. (12). We bestuderen nu hoe dit gurken translatie reguleert in eicellen.

GRASP mutante muizen

Meestal worden nieuwe gesynthetiseerde eiwitten bestemd voor het plasmamembraan gesynthetiseerd in het ER en gebruiken de klassieke secretieroute (ER> ER exit site> Golgi> PM) (13). Enkele jaren geleden hebben wij aangetoond dat in Drosophila sommige eiwitten het Golgi omzeilen op een dGRASP afhankelijke manier (14-18). Verrassenderwijs dGRASP is een perifere eiwit van het Golgi apparaat en is nodig voor vele aspecten van zijn biologie (19). Om de relevantie van deze route in zoogdieren te begrijpen, hebben we een KO muis gegenereerd van één van de zoogdieren homoloog GRASP65 dat geen fenotype onder groei condities (20) weergeeft. In samenwerking met de Malhotra’s lab in Barcelona (Spanje), zijn we nu bezig met het genereren van een dubbel KO GRASP65 / GRASP55.

Golgi fragmentatie in de neurodegeneratieve ziekte ALS

Het laatste project hebben we onlangs gestart in samenwerking met de Georg Haase’s lab in Marseille en gaat over Golgi fragmentatie waargenomen als een vroege preklinische functie in de motorische neuronen van ALS-patiënten en muismodellen (21) inclusief die belast zijn met gemuteerde SOD1 (Bellouze et al, 2015 ingediend). We zijn onlangs begonnen met het identificeren van moleculaire mechanismen die leiden tot deze fragmentaties en het identificeren van een crosstalk tussen het microtubule-netwerk, de COPI machinerie en de Golgi SNAREs.