Translationele neurowetenschappen
Vanishing White Matter
HC 11, 16-9
Molecular disease mechanisms, therapy targets
Learning objectives:
- VWM klinische kenmerken (neuropathologie) uitleggen.
- eIF2B functie en regulatie uitleggen.
- verschillende onderzoeken over het ziekte mechanisme van VWM uitleggen.
Why study disease mechanisms?
‘ Understanding the molecular and cellular basis of diseases is vital for dissecting the mechanisms of disease
pathogenesis and for designing appropriate and effective treatment.’
Vanishing White Matter (VWM)
VWM klinische fenotype
- diagnose bij MRI
- ‘onset’ en klinische ernst variabele (vooral aan het begin van de kindertijd).
- klinische symptomen, vooral ataxie (coördinatie en balans).
- chronische en episodische neurologische achteruitgang (‘deterioration’).
- voorval van ernstige achteruit gang worden veroorzaak bij stress (bijv. koorts), wat kan leiden in
onverklaarbare coma (dood).
- autosomale recessieve overerving.
VWM hersen pathologie
- diagnose door MRI en genetische testen.
- ?MRI: T2 - FLAIR
- witte stof -> verdunt en systische degeneratie.
- grijze stof -> blijft intact.
Vraag: Welke cel types zijn voornamelijk aanwezig in aangetast VWM?
- fibroblasten - astrocyten en oligodendrocyten
- neuroens - microglia
Schematic overview of hersencellen -->
Macroglia worden aangetast in VWM.
- macriglia hebben abnormale morfologie en functioneren niet volledig.
- macroglia maturatie defect, gevolg: veel voorlopercellen.
- ze rijpen niet uit.
- astrocyten zijn in de grijze stof wel gematureerd.
- astrocyten hebben in de witten stof een andere morfologie (dikker en afgekort).
- met marker (GFAP): - controle: jong wel en matuur niet aanwezig.
- VWM: zowel jong als matuur wel aanwezig.
- ook met oligodendrocyten.
-> aanwijzing dat er ander soort type cellen aanwezig zijn bij VWM.
VWM wordt veroorzaakt bij een mutatie in een eukaryote initiatie factor 2B.
- EIF2B -> bestaat uit 5 verschillende subunits.
- deze worden gecodeerd door 5 verschillende genen op 5 verschillende chromosomen.
- chromosomen: 1, 2, 3, 12 en 14.
Vraag: Wat is de functie van eIF2B? eEIF2B reguleert:
- doorbloeding - translatie initiatie snelheid (hoeveel eiwitten er per minuut worden gemaakt)
- structuur van myeline - transcriptie initiatie snelheid
, VWM ziekte mechanisme (1)
- eIF2B -> regenereert het eIF2- GTP complex.
- is noodzakelijk voor eiwit synthese (translatie) in alle cellen.
- het enzym heeft een huishouden funcite.
- eIF- -> bind met de initiator tRNAMet met de ternary complex component van de pre-initiatie complex.
- fosforylatie van eIF2 resulteert in globale repressie van translatie.
- ternary complex -> eIF2 + GTP + methionine
Genexpressie -> van DNA tot eiwit:
- DNA -> transcriptie -> RNA -> translatie -> eiwit
- DNA bepaalt aminozuurvolgorde van het eiwit
- translatie: - initiatie
- elongatie
- terminatie -> ribosoom valt uit elkaar tot 60S en 20S
Vragen: - Translatie gebeurt alleen als een organisme groeit -> onjuist (is continue)
- eiwit levels worden bepaald bij mRNA levens -> onjuist (niet alle mRNA worden evenveel getransleerd)
- translationele regulatie tijdens de initiatie.
Translatie – initiatie
1. pre-initiatie complex formatie.
- ternary complex + 40S -> 43S
- is instabiel en gaat naar de kern
2. binding aan de mRNA cap.
- 43 S is is instabiel en gaat naar de kern.
3. scanning 5’UTR (tot AUG stort codon).
4.1 eIF2-GDP wordt losgelaten
- bij AUG vormt 60S het ribosoom complex -> GTP verandert in GDP.
- geen affiniteit, dus ternary complex weg & ribosoom gaat over mRNA.
4.2 eIF2- GTP wordt weer gemaakt door eIF-2B (enzym)
- GTP en eIF2 + GDP &? + GTP -> wordt weer ternary complex (GTP, eIF2, Met).
5. cyclus kan weer opnieuw beginnen
- op deze manier continue ribosomen naar het mRNA.
- activiteit van eIF-2B reguleert hoeveel ribosomen naar het mRNA gaan en dus hoeveel eiwitten er
worden gemaakt.
Eukaryote initiatie factor 2b (eIF2B):
- functies: - nodig voor eiwit synthese in alle cellen (huishouden).
- heeft een centrale rol in het reguleren van de ‘overall
rates’ (aantal eiwitten per minuut) van eiwit synthese.
- activiteit is gereguleerd bij de fosforylatie van eIF2.
- hoe: gesfosforyleerd eIF2 bindt sterk aan eIF2B ->
- gevolg: inihbitie eIF2B -> inhibitie van eiwitsynthese & expressie
- externe factoren zorgen voor cellulaire stress: ATF4
- cel stress, hitte shock, infectie,
aminozuren te kort, ijzer gebrek.
- handig: cel beschermd zichzelf met
eigen regulatie.
- eiwitten zijn anders toxisch.
Vanishing White Matter
HC 11, 16-9
Molecular disease mechanisms, therapy targets
Learning objectives:
- VWM klinische kenmerken (neuropathologie) uitleggen.
- eIF2B functie en regulatie uitleggen.
- verschillende onderzoeken over het ziekte mechanisme van VWM uitleggen.
Why study disease mechanisms?
‘ Understanding the molecular and cellular basis of diseases is vital for dissecting the mechanisms of disease
pathogenesis and for designing appropriate and effective treatment.’
Vanishing White Matter (VWM)
VWM klinische fenotype
- diagnose bij MRI
- ‘onset’ en klinische ernst variabele (vooral aan het begin van de kindertijd).
- klinische symptomen, vooral ataxie (coördinatie en balans).
- chronische en episodische neurologische achteruitgang (‘deterioration’).
- voorval van ernstige achteruit gang worden veroorzaak bij stress (bijv. koorts), wat kan leiden in
onverklaarbare coma (dood).
- autosomale recessieve overerving.
VWM hersen pathologie
- diagnose door MRI en genetische testen.
- ?MRI: T2 - FLAIR
- witte stof -> verdunt en systische degeneratie.
- grijze stof -> blijft intact.
Vraag: Welke cel types zijn voornamelijk aanwezig in aangetast VWM?
- fibroblasten - astrocyten en oligodendrocyten
- neuroens - microglia
Schematic overview of hersencellen -->
Macroglia worden aangetast in VWM.
- macriglia hebben abnormale morfologie en functioneren niet volledig.
- macroglia maturatie defect, gevolg: veel voorlopercellen.
- ze rijpen niet uit.
- astrocyten zijn in de grijze stof wel gematureerd.
- astrocyten hebben in de witten stof een andere morfologie (dikker en afgekort).
- met marker (GFAP): - controle: jong wel en matuur niet aanwezig.
- VWM: zowel jong als matuur wel aanwezig.
- ook met oligodendrocyten.
-> aanwijzing dat er ander soort type cellen aanwezig zijn bij VWM.
VWM wordt veroorzaakt bij een mutatie in een eukaryote initiatie factor 2B.
- EIF2B -> bestaat uit 5 verschillende subunits.
- deze worden gecodeerd door 5 verschillende genen op 5 verschillende chromosomen.
- chromosomen: 1, 2, 3, 12 en 14.
Vraag: Wat is de functie van eIF2B? eEIF2B reguleert:
- doorbloeding - translatie initiatie snelheid (hoeveel eiwitten er per minuut worden gemaakt)
- structuur van myeline - transcriptie initiatie snelheid
, VWM ziekte mechanisme (1)
- eIF2B -> regenereert het eIF2- GTP complex.
- is noodzakelijk voor eiwit synthese (translatie) in alle cellen.
- het enzym heeft een huishouden funcite.
- eIF- -> bind met de initiator tRNAMet met de ternary complex component van de pre-initiatie complex.
- fosforylatie van eIF2 resulteert in globale repressie van translatie.
- ternary complex -> eIF2 + GTP + methionine
Genexpressie -> van DNA tot eiwit:
- DNA -> transcriptie -> RNA -> translatie -> eiwit
- DNA bepaalt aminozuurvolgorde van het eiwit
- translatie: - initiatie
- elongatie
- terminatie -> ribosoom valt uit elkaar tot 60S en 20S
Vragen: - Translatie gebeurt alleen als een organisme groeit -> onjuist (is continue)
- eiwit levels worden bepaald bij mRNA levens -> onjuist (niet alle mRNA worden evenveel getransleerd)
- translationele regulatie tijdens de initiatie.
Translatie – initiatie
1. pre-initiatie complex formatie.
- ternary complex + 40S -> 43S
- is instabiel en gaat naar de kern
2. binding aan de mRNA cap.
- 43 S is is instabiel en gaat naar de kern.
3. scanning 5’UTR (tot AUG stort codon).
4.1 eIF2-GDP wordt losgelaten
- bij AUG vormt 60S het ribosoom complex -> GTP verandert in GDP.
- geen affiniteit, dus ternary complex weg & ribosoom gaat over mRNA.
4.2 eIF2- GTP wordt weer gemaakt door eIF-2B (enzym)
- GTP en eIF2 + GDP &? + GTP -> wordt weer ternary complex (GTP, eIF2, Met).
5. cyclus kan weer opnieuw beginnen
- op deze manier continue ribosomen naar het mRNA.
- activiteit van eIF-2B reguleert hoeveel ribosomen naar het mRNA gaan en dus hoeveel eiwitten er
worden gemaakt.
Eukaryote initiatie factor 2b (eIF2B):
- functies: - nodig voor eiwit synthese in alle cellen (huishouden).
- heeft een centrale rol in het reguleren van de ‘overall
rates’ (aantal eiwitten per minuut) van eiwit synthese.
- activiteit is gereguleerd bij de fosforylatie van eIF2.
- hoe: gesfosforyleerd eIF2 bindt sterk aan eIF2B ->
- gevolg: inihbitie eIF2B -> inhibitie van eiwitsynthese & expressie
- externe factoren zorgen voor cellulaire stress: ATF4
- cel stress, hitte shock, infectie,
aminozuren te kort, ijzer gebrek.
- handig: cel beschermd zichzelf met
eigen regulatie.
- eiwitten zijn anders toxisch.
