The cln-3 genes of Caenorhabditis elegans : making C. elegans models for Juvenile Neuronal Ceroid Lipofuscinosis.
Voer, G. de
Citation
Voer, G. de. (2008, May 7). The cln-3 genes of Caenorhabditis elegans : making C. elegans models for Juvenile Neuronal Ceroid Lipofuscinosis. Retrieved from
https://hdl.handle.net/1887/12840
Version: Corrected Publisher’s Version
License: Licence agreement concerning inclusion of doctoral thesis in the Institutional Repository of the University of Leiden
Downloaded from: https://hdl.handle.net/1887/12840
Note: To cite this publication please use the final published version (if applicable).
172 Summary | C H A P T E R 7 The cln-3 genes of Caenorhabditis elegans
Nederlandse samenvatting
In dit proefschrift wordt het onderzoek beschreven waarin wij de mogelijkheden verkend hebben om de nematode C. elegans te gebruiken als modelorganisme voor de ziekte juveniele neuronale ceroid lipofuscinose (JNCL). JNCL is de meest voorkomende neurodegeneratieve genetisch overerfbare kinderziekte. Voor deze verwoestende lysosomale stapelingsziekte, die veroorzaakt wordt door mutaties in het CLN3 gen, is geen behandeling beschikbaar. In de lysosomen van patienten wordt materiaal opgehoopt dat zowel de eigenschappen van ceroid als van lipofuscine heeft en waarvan Subunit c van het mitochondriale ATP synthase het grootste deel vormt.
Hoe mutaties in CLN3 leiden tot neuronale symptomen als blindheid, epileptische aanvallen en dementie is onbekend. Om het pathofysiologische mechanisme, dat veroorzaakt wordt door deze mutaties en uiteindelijk tot het ziektebeeld leidt, te ontrafelen, werden homologen van het CLN3 eiwit door andere wetenschappers onderzocht in modelorganismen als Saccharomyces cerevisiae (bakkersgist) en muizen.
Het onderzoek naar de CLN3 homologen in deze modelorganismen is waardevol gebleken omdat hierdoor het inzicht vergroot is in de functie van het eiwit op moleculair en organismaal niveau, respectievelijk. Maar dit heeft nog niet geleidt tot een volledig begrip van de pathologie van JNCL. Het onderzoek dat uitgevoerd is in deze modelorganismen zou kunnen worden aangevuld door de analyse van CLN3 homologen in een relatief eenvoudig multicellulair modelorganisme waarin een zenuwstelsel aanwezig is. De nematode Caenorhabditis elegans is een modelorganisme waarvan bewezen is dat het bruikbaar is voor het bestuderen van eiwitten die betrokken zijn bij neurodegeneratieve ziekten en waarvan de resultaten die ermee geboekt worden geëxtrapoleerd kunnen worden naar complexere systemen zoals mensen (hoofdstuk 2).
In C. elegans zijn drie aan het humane CLN3 eiwit homologe eiwitten aanwezig, namelijk CLN-3.1, CLN-3.2, en CLN-3.3 (hoofdstuk 3). Van elk van de genen die coderen voor deze eiwitten zijn nematode knock-outs gegenereerd (hoofdstuk 3, 4). De cln-3.1 deletie mutant heeft een licht afgenomen levensduur in vergelijking met wildtype C. elegans en de cln-3.2 deletie-mutant heeft een kleine afname in de hoeveelheid nakomelingen (hoofdstuk 4). Aangezien er geen neurologische of andere robuuste fenotypen waargenomen werden in deze mutanten, zijn de deleties gecombineerd in één drievoudige mutanten stam. Deze cln-3 triple mutant is levensvatbaar, hetgeen aangeeft dat de cln-3 genen niet essentieel zijn voor het leven van de nematode onder standaard laboratorium condities. Om de specifieke levensstadia en cellen of weefsels te identificeren waar de fenotypische analyse op gericht zou kunnen worden, werd Cln-3 expressie analyse uitgevoerd met behulp van GFP-reporterconstructen (hoofdstuk 4). De cln-3.1 promoter reguleert expressie in de darm, cln-3.2 komt tot expressie in de hypodermis en met de cln-3.3 reporter werd expressie waargenomen in de darm spier, posteriore spiercellen die specifiek zijn voor de mannelijke C. elegans en hypodermis.
C H A P T E R 7 | Summary 173
Making C. elegans models for Juvenile Neuronal Ceroid Lipofuscinosis
De cln-3 triple mutant werd uitvoerig geanalyseerd maar er werd helaas geen
neurologisch fenotype vastgesteld. Tevens werd geen gestapeld materiaal waargenomen met behulp van electronen microscopische opnamen van deze triple mutant
beesten. Een verklaring voor de afwezigheid hiervan zou kunnen liggen in de korte levensduur van deze nematode. Daarom werden transgene C. elegans gegenereerd waarin Subunit c van het mitochondriale ATP synthase, de hoofdcomponent van het opgeslagen materiaal in patiënten, induceerbaar tot overexpressie zou kunnen worden gebracht. Een grotere hoeveelheid Subunit c zou wellicht tot een stapeling of een ander interessant fenotype kunnen leiden in de genetische achtergrond van de cln-3 triple mutant (hoofdstuk 5). Overexpressie van Subunit c is even schadelijk voor zowel de wildtype als voor de cln-3 triple mutant nematoden. Bij beide C. elegans stammen lijkt deze overexpressie te leiden tot aantasting van de mitochondriale ultra- structuur. Wellicht zou het eiwit dat tot overexpressie wordt gebracht naar lysosomen getarget kunnen worden of de inductie van de overexpressie zou kunnen worden geöptimaliseerd teneinde verschillen tussen wildtype en cln-3 triple mutant achtergrond te kunnen waarnemen.
Alhoewel een neuronaal fenotype niet gevonden is, kan het nematode model dat hier gepresenteerd wordt gebruikt worden voor andere experimenten, waardoor de kennis van de functie van de cln-3 genen zou kunnen worden vergoot.
