Project details

or


Cellulaire veroudering en ouderdomsgerelateerde eiwitvouwingsziektes: rol van eiwitkwaliteitscontrole

Keywords:
heat shock proteins neurodegenerative diseases ageing

Researchers:
prof. dr. H.H. Kampinga

Nature of the research:
Moleculair celbiologisch labonderzoek

Fields of study:
cell biology

Background / introduction
Om eiwitten aan te maken is niet alleen een goede genetische code en een foutloze translatie vereist, maar moeten cellen ook in staat zijn de 'naakte' polypeptiden correct te vouwen en in staat zijn om niet correct gevouwen eiwitten af te breken. Bij deze zogenaamde 'protein quality control' spelen moleculaire chaperones (veelal behorende tot de familie van heat shock eiwitten) een centrale rol. Als door uitwendige omstandigheden ('stress') of door intrinsieke oorzaken (genetische afwijkingen, zoals bij o.a. de ziekte van Huntington, veroudering, kanker) eiwitten niet goed kunnen vouwen zijn dus meer chaperonnes nodig. Er zijn echter in de cel veel chaperonnes met sterk verschillende werking en substraatspecificiteit. Om het moduleren van de activiteit van deze chaperonnes mogelijk therapeutisch te gebruiken is dus meer inzicht nodig in hun specifieke werking.
Research question / problem definition
Het verkrijgen van een beter inzicht in het 'chaperonome' van eukaryote cellen met als doel het inzetten van chaperonnes bij humane ziektebeelden waarbij eiwitmisvouwing een rol speelt.

Hypotheses:
1. Verbetering van de functie van het cellulaire chaperonome-systeem leidt tot uitstel/preventie van degeneratieve eiwitmisvouwingsziektes (bijv. ziekte van Huntington) en tot een gezond ouder worden van cellen.
2. Genetische mutaties in componenten van het cellulaire chaperonome-systeem leiden tot eiwit aggregatie ziekten.
Workplan
In (voornamelijk) humane cellijnen wordt de expressie van diverse chaperones gemoduleerd (transfecties, siRNA) en wordt vervolgens onderzocht hoe dit leidt tot een verandering van de resistentie tegen verschillende vormen van stress, die humane ziektebeelden nabootsen.
Daarnaast wordt in detail onderzocht hoe chaperonnes werken, wat hun normale functies zijn en hoe mutaties in hun functies kunnen leiden tot ziekte (vooral in neuronen en spieren)

Naast een variëteit aan moleculair celbiologische technieken wordt veel gebruik gemaakt van moleculaire beeldvormingstechnieken (Confocale Laser Scanning Microscopie), eiwit-biochemie (SDS-PAGE, Western blotting), Chaperonne (luminometer) reporter-assays. Drug screening methoden voor chaperonne activatie.
References
1. Nollen EAA, Salomons FA, Brunsting JF, Want JJL van der, Sibon OCM, Kampinga HH. Dynamic changes in the localization of thermally unfolded nuclear proteins associated with chaperone dependent protection. PNAS-USA, 2001: 98: 12038-12043.
2. Rujano MA, Bosveld A, Salomons FA, Dijk F, van Waarde MAWH, van der Want JJL, de Vos RAI, Brunt ER, Sibon OCM, Kampinga HH. Polarized asymmetric inheritance of accumulated protein damage in higher eukaryotes. PloS Biology, 2006, 4, 2325-2335.
3. Hageman J, Vos MJ, van Waarde MAWH and Kampinga HH. Comparison of intra-organellar chaperone capacity for dealing with stress-induced protein unfolding. J. Biol. Chemistry, 2007, 282, 34334–34345.
4.Hageman J, Rujano MA, van Waarde MAWH, Kakkar V, Dirks D, Govorukhina N, Oosterveld-Hut HJM, Lubsen NH, Kampinga HH. A DNAJB Chaperone Subfamily with HDAC-dependent Activities Suppresses Toxic Protein Aggregation. Molecular Cell, 2010, 37, 355-369.
5.Kampinga HH, Craig EA. The HSP70 chaperone machinery: J proteins as drivers of functional specificity. Nature Reviews Mol. Cell. Biol. 11 (2010) 579-592.
6. Carra S, Boncoraglio A, Bart Kanon, Brunsting JF, Minoia M, Rana A, Vos MJ, Seidel K, Sibon OCM, Kampinga HH. Identification of the Drosophila ortholog of HSPB8: implication of HSPB8 loss of function in protein folding diseases. J Biol Chem. 285 (2010) 37811-37822.
7. Hageman J, van Waarde MAWH, Zylicz A, Walerych D, Kampinga HH. The diverse members of the mammalian HSP70 machine show distinct chaperone-like activities. Biochemical journal 435 (2011) 127-142.
8. Seidel K, Meister M, Dugbartey GJ, Zijlstra MP, Vinet J, Brunt ERP,. van Leeuwen FW, Rüb U, Kampinga HH‡,. den Dunnen WFA‡ Cellular protein quality control and the evolution of aggregates in SCA3. Neuropathology and Applied Neurobiology 38 (2012) 548-558. (‡ = shared last authors)
9. Carra S, Crippa V, Rusmini P, Boncoraglio A, Minoia M, Giorgetti E; Kampinga HH; Poletti A. Alteration of protein folding and degradation in motor neuron diseases: implications and protective functions of Small Heat Shock proteins. Prog Neurobiol. 97 (2012) 83-100
10. Minoia M, Boncoraglio A, Vinet J, Morelli F, Brunsting JF, Poletti A, Krom S, Reits E, Kampinga HH‡, Carra S‡. BAG3 induces the sequestration of proteasomal clients into cytoplasmic puncta: implication for a proteasome-to-autophagy switch. Autophagy, 10 (2014) 1603-1621 (‡ = shared last authors).
11. Seidel K, Siswanto S, Fredrich M, Bouzrou M, Brunt ERP, van Leeuwen FW, Kampinga HH, Korf H-W, Rüb U, den Dunnen WFA. Polyglutamine aggregation in Huntington’s disease and Spinocerebellar Ataxia type 3: similar mechanisms in aggregate formation. Neuropathology and Applied Neurobiology 42 (2016) 153-166
12. Vos MJ, Carra S, Kanon B, Bosveld F, Klauke K, Sibon OCM* and Kampinga HH* (*shared last authors). Specific protein homeostatic functions of small heat shock proteins increase lifespan. Ageing Cell 15 (2016) 217-226.
13. Kakkar V, Månsson C, de Mattos EP, Bergink S, van der Zwaag M, van Waarde MAWH, Kloosterhuis NJ, Melki R, van Cruchten R, Al-Karadaghi S, Arosio P, Dobson CM, Knowles TPJ, Bates GP, van Deursen J, Linse S, van de Sluis AJ, Emanuelsson C*, and Kampinga HH*. (*shared last authors). The S/T-rich motif in the DNAJB6 chaperone delays polyglutamine aggregation and the onset of disease in a mouse model. Molecular Cell 62 (2016) 1-12.
14. Kampinga HH, Bergink S. Heat shock proteins as potential targets for protective strategies in neurodegeneration. Lancet Neurology, 15 (2016) 748-759
15. Kakkar V, Kuiper EFE, Pandey A, Braakman, Kampinga HH. Versatile members of the DNAJ family show Hsp70 dependent anti-aggregation activity on RING1 mutant parkin C289G. Scientific Reports 6 (2016) Article number: 34830, doi:10.1038/srep34830
16. Mogk A, Bukau B, Kampinga HH. Cellular Handling of Protein Aggregates by Disaggregation Machines. Molecular Cell 69 (2018) 214-226
17. Meister-Broekema, Freilich R, Jagadeesan C, Rauch JN, Bengoechea R, Motley WW, Kuiper EFE, Minoia M, Furtado GV, van Waarde MAWH, Bird SJ, Rebelo A, Zuchner S, Pytel P, Scherer SS, Morelli FF, Carra S, Weihl CC, Bergink S, Gestwicki JE , Kampinga HH. Myopathy associated BAG3 mutations lead to protein aggregation by stalling Hsp70 networks. Nature Communications, 9 (2018) 5342. doi: 10.1038/s41467-018-07718-5
18. Bason M, Meister-Broekema M, Alberts N, Dijkers P, Bergink S, Sibon OCM, Kampinga HH. Astrocytic expression of the chaperone DNAJB6 results in non-cell autonomous protection in Huntington's disease Neurobiology of Disease 124 (2019) 108–117.
19. Wu D, Vonk JJ, Salles F, Vonk D, Haslbeck M, Melki R, Bergink S, Kampinga HH. The N terminus of the small heat shock protein HSPB7 drives its polyQ aggregation–suppressing activity. J Biol Chem. 294 (2019) 9985–9994.
20. Azkanaz M, Rodríguez López A, de Boer B, Huiting W, Angrand P-O, Vellenga E, Kampinga HH, Bergink, Martens JHA, Schuringa JJ, van den Boom V. Protein quality control in the nucleolus safeguards recovery of epigenetic regulators after heat shock. Elife 8 (2019) e45205. DOI: https://doi.org/10.7554/eLife.45205
21. Thiruvalluvan A, de Mattos EP, Brunsting JF, Bakels R, Serlidaki D, Barazzuol L, Conforti P, Fatima A, Koyuncu S, Cattaneo E, Vilchez D, Bergink S*, Boddeke EHWG *, Copray S*, and Kampinga HH * (*shared last) DNAJB6, a key factor in neuronal sensitivity to amyloidogenesis. Molecular Cell, 2020 in press
back to toptop