Voor het Angelman Syndroom

Statusbericht april 2013.

Mutaties in het Ube3a gen leiden tot Angelman Syndroom. Wat de rol van het Ube3a eiwit is, is belangrijk om een therapie te kunnen ontwikkelen. Deze rol kunnen we ophelderen als we weten welke eiwitten door het Ube3a gen gereguleerd worden (de zogenoemde target eiwitten).

Vorig jaar hebben we gerapporteerd van onze samenwerking met het lab van Dr. Distel (UvA) om targets te identificeren van het Ube3a eiwit. Deze samenwerking heeft geresulteerd in de identificatie van een groot aantal kandidaat eiwitten, en afgelopen jaar zijn we bezig geweest deze targets verder te evalueren. Er zijn nu twee targets die onze bijzondere aandacht hebben. Het eerste eiwit (target 1) speelt een belangrijke rol bij de regulatie van neurotransmitter afgifte. Het was ons niet bekend dat dit mechanisme is aangedaan in AS en daartoe proberen we nu verder inzicht in te krijgen. Dat doen we door electrofysiologische metingen in AS muizen en in een muis mutant waarin het gen voor Target eiwit 1 uitgeschakeld is. Deze mutant is nu (eindelijk!) aanwezig op het lab. Aan het eind van dit jaar zullen we hier de resultaten van hebben.

Het tweede eiwit (target 2) had tot nu toe niet zo’n hoge prioriteit, omdat we niet wisten wat de rol van dit eiwit was. Echter onlangs is meer bekend geworden over dit eiwit, en is vastgesteld dat mutaties in target 2 leiden tot een ernstige verstandelijke handicap, epilepsie en geen spraak. De aandoening lijkt dus enigszins op AS! Deze aandoening is zeer zeldzaam maar misschien is er een link tussen AS en deze aandoening en kunnen we zo beter begrijpen waarom mutaties in het Ube3a gen leiden tot AS. We gaan nu studies doen om dit verder uit te zoeken.

Het is niet ondenkbaar dat alle eiwitten die door Ube3a gereguleerd worden, iets gemeenschappelijks hebben waardoor ze door Ube3a herkend worden. Tot nu toe was daar echter geen evidentie voor. Maar als we goed naar target 1 en target 2 kijken dan zien we enigszins een gelijkenis! We gaan nu uitzoeken of dit toeval is of dat er inderdaad een gemeenschappelijke noemer is waaraan Ube3a zijn target herkend. Als we dit eenmaal weten dan kunnen we heel snel naar alle  andere kandidaat targets kijken, en checken of ze ook deze gemeenschappelijks noemer hebben. Dat zou ons onderzoek enorm versnellen!

Statusbericht maart 2012.

Ons onderzoek is gericht op Angelman Syndroom (AS). Dit syndroom wordt gekenmerkt door mentale retardatie, afwezigheid van spraak en epilepsie. Het is bekend dat dit syndroom wordt veroorzaakt door het verlies van het UBE3A gen, waardoor er geen UBE3A eiwit (ook wel E6AP genoemd) meer gevormd wordt. UBE3A heeft tot nu toe een nog onbekende functie. Wel weten we dat CaMK2 geremd is in AS muizen. CaMK2 is een enzym wat belangrijk is bij leren en geheugen. Uit eerder onderzoek weten we, dat als die remming van CaMK2 opgeheven wordt door een mutatie in het CaMK2 gen aan te brengen, de leerproblemen van de AS muizen verholpen zijn. Hieruit kunnen we concluderen dat de beginstap in AS het missende UBE3A eiwit is en dat het resultaat een verhoogde CaMK2 inhibitie is.

Er is geen mogelijkheid om een medicijn te ontwikkelen tegen CaMK2. Daarom willen we eerder in deze cascade ingrijpen. Hiervoor moeten we weten wat de tussenliggende stappen zijn, hoe heeft UBE3A invloed op CaMK2? Onze belangrijkste vraag is dan ook: Welke eiwit(ten) worden door UBE3A gereguleerd? Wij hebben hier twee technieken voor geselecteerd: Proteomics and Yeast-two-hybrid (Y2H).

Het onderzoek ligt nog zeer goed op schema. Y2H experiment is inmiddels naar volle tevredenheid afgerond. In totaal hebben we 69 miljoen (!) willekeurige interacties getest. Dat moet voldoende zijn om 80-90% van alle bestaande genen een of meerdere malen getest te hebben. Hier is een grote lijst met 254 potentiele targets uitgekomen. Echter slechts een dertigtal eiwitten is meerdere keren gevonden en dus waarschijnlijk betrouwbaarder. Er zijn veel onbekende eiwitten op deze lijst (maar daarom niet minder interessant), maar ook een paar die al eens eerder in relatie gebracht zijn met de functie van hersenen, of zelfs al eens met verstandelijke handicap. Hier hebben we natuurlijk de meeste belangstelling voor!

Een belangrijke stap is nu het uitzoeken welke geïdentificeerde mogelijke target eiwitten nu een echt target zijn van UBE3A en welke eiwitten slechts bij toeval aan UBE3A binden, zonder dat er een biologische relevantie is. Hiertoe hebben we afgelopen half jaar in samenwerking met een gespecialiseerd lab aan de UvA-AMC (het lab van dr. Distel) gewerkt aan het opzetten van een functionele test, waarbij gekeken kan worden of UBE3A echt in staat is zijn target te veranderen. Die verandering noemen we ubiquitinering, en dat is de ultieme test om te kijken of een geïdentificeerd target eiwit echt een valide target is. Op dit moment is er 1 eiwit geselecteerd dat het meest veelbelovend is en die tot nu toe aan alle door ons gestelde criteria voldoet. Het komend jaar gaan we ons verder richten op dit ene eiwit. Daarnaast zullen we doorgaan met het testen van overige kandidaat genen.

Ype Elgersma

Statusbericht juni 2011.

In het onderzoek wordt gebruik gemaakt van bakkersgist om de onbrekende schakel (eiwit) te vinden (?het Y2H experiment?). Deze proef is nu gedaan en alle gistcellen die blauw zijn geworden zijn getest. Hieruit volgt een hele lange lijst van eiwitten die mogelijk de onbrekende schakel zijn tussen het CaMK2-eiwit en het Ube3a-eiwit. In deze lijst zitten echter ook veel eiwitten die niet goed zijn de ?vals positieven?.

Om de lijst wat beter te maken is deze proef dit jaar een aantal maal herhaald. Zo zijn er heel veel lijsten ontstaan met eiwitten die mogelijk de missende schakel kunnen zijn. Al deze lijsten zijn opnieuw vergeleken in de hoop de eiwitten te kunnen vinden die telkens terug komen en de kandidaat lijst kleiner maken. Met goede moed en doorzettingsvermogen is het een aantal keer herhaald.

Het Y2H experiment is inmiddels naar tevredenheid afgerond. In totaal hebben we 69 miljoen (!) willekeurige interacties getest. Dat moet voldoende zijn om 80-90% van alle bestaande genen een of meerdere malen getest te hebben. Hier is een grote lijst met 254 potentiele targets uitgekomen. Echter slechts een dertigtal eiwitten is meerdere keren gevonden en dus waarschijnlijk betrouwbaarder. Er zijn veel onbekende eiwitten op deze lijst (maar daarom niet minder interessant), maar ook een paar die al eens eerder in relatie gebracht zijn met de functie van hersenen, of zelfs al eens met verstandelijke handicap. Hier hebben we natuurlijk de meeste belangstelling voor!

Het onderzoek wordt verder voortgezet in het Lab Elgersma door Caroline Bruinsma.

tandwielenStatusbericht december 2009.

Caroline Bruinsma doet wetenschappelijk onderzoek naar het Angelman Syndroom. Daarvoor is ze aangesteld als assistent-in-opleiding (AIO) aan het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam. In deze nieuwsbrief doet ze verslag van het begin van haar onderzoek.

Het onderzoek naar Angelman is van start gegaan; ik ben nu drie maanden bezig. Mijn eerste werkzaamheden bestonden uit lezen: me inlezen in de wetenschappelijke literatuur. Ook heb ik wat dingen opgezet op het lab. Over het Angelman Syndroom zelf hoefde ik niet meer te lezen, want ik weet daar door mijn mastersonderzoek al aardig veel van.


Wel heb ik gelezen hoe andere onderzoekers vergelijkbare onderzoeksvragen hebben aangepakt om erachter te komen wat de meest succesvolle aanpak is.

Mijn onderzoek is voornamelijk gericht op het ophelderen van de relatie tussen twee genen met de namen Ube3a en CaMK2. We weten namelijk dat één gen ontbreekt bij Angelmanpatiënten, het Ube3a-gen. Dit gen bevat de informatie die nodig is voor het Ube3a-eiwit. Wat de functie is van het Ube3a-eiwit, dat ook ontbreekt, is nog onbekend. Wel weten we dat er een verandering plaatsvindt in een ander eiwit dat CaMK2 heet. Om een idee te krijgen waarover het gaat, is het handig om de eiwitten te vergelijken met tandwielen, zoals op het plaatje hieronder. Het eerste tandwiel representeert dan het Ube3a-eiwit en het laatste tandwiel het CaMK2-eiwit. Wij zijn dus op zoek naar het tandwieltje in het midden, dat met het vraagteken erin, dat de andere tandwielen met elkaar verbindt.

Om deze ontbrekende schakel te vinden, het zogenoemde 'targeteiwit', gebruiken we een aantal technieken. Eén van de technieken werkt met gewoon bakkersgist. In die gistcellen brengen we het Angelmaneiwit en een willekeurig ander eiwit bij elkaar. Als de eiwitten aan elkaar binden, dan treedt er een reactie op. De gist wordt dan blauw van kleur.

Dit doen we niet met één eiwit, maar met vele duizenden. Juist omdat we met gisten werken, kunnen we zo'n test redelijk snel doen. Een nadeel is dat er veel eiwitten tussen zitten, die wat we noemen 'vals positief' zijn. Dat betekent dat ze wel een reactie vertonen, maar niet belangrijk zijn. Dat is nu niet erg. Later zoeken we uit welke eiwitten wel en welke niet belangrijk zijn voor het onderzoek.

Deze proeven krijgen de laatste tijd steeds meer vorm en daardoor groeit ook mijn enthousiasme als onderzoeker. Ik sta echt te springen om te zien wat dit experiment ons gaat vertellen over het Angelman Syndroom.

Pagina 1 van 2