Nieuw inzicht in ontwikkelingsstoornis hersenen

Publicatie in Nature Cell Biology:

Dankzij het zikavirus werd twee jaar geleden de aandacht gevestigd op microcephalie - een ontwikkelingsstoornis bij de foetus waardoor de groei van de hersenen en schedel achterblijft. Maar microcephalie kan ook andere oorzaken hebben, zoals een aangeboren genetische afwijking. Over de ontwikkeling van de hersenen is nog veel onbekend. Onderzoekers van de Universiteit Utrecht en Zwitserse collega’s zijn er nu in geslaagd de aanleg op moleculair niveau te volgen. De resultaten van hun onderzoek verschenen 24 april in Nature Cell Biology.

“Al onze levensprocessen worden bepaald door moleculen in onze cellen. Alleen door in te zoomen op deze moleculaire wereld, kunnen we begrijpen wat ziekte en gezondheid bepaalt en hoe we daarop, bijvoorbeeld met geneesmiddelen, invloed op kunnen uitoefenen”, licht onderzoeksleider prof. Anna Akhmanova het onderzoek toe.

Verrassende ontdekking

Voor hun onderzoek begonnen de wetenschappers bij het eiwit ASPM. “Van de genetische vorm van microcephalie was namelijk bekend dat deze het vaakst voorkomt door een afwijking in dit eiwit. Een verrassende ontdekking was dat ASPM nauw blijkt samen te werken met een ander eiwit, katanin”, vertelt Akhmanova.

Als de balans te veel de ene òf de andere kant uitslaat, ontstaan te weinig hersencellen.

Essentieel voor gezonde ontwikkeling

Juist deze samenwerking blijkt essentieel voor de celdeling en dus voor de gezonde ontwikkeling van de hersencellen. “Het is de interactie van ASPM en katanin die belangrijk is voor de balans tussen de aanmaak van nieuwe cellen door celdeling en de specialisatie van nieuwe cellen tot hersencellen. Als de balans te veel de ene òf de andere kant uitslaat, ontstaan te weinig hersencellen”, legt Akhmanova uit.

Balans cruciaal

Juist voor hersencellen is die balans cruciaal, omdat dit zenuwcellen zijn en die kunnen niet delen. Als nieuwe cellen zich te snel ontwikkelen tot zenuwcel, worden dus te weinig nieuwe cellen aangemaakt en blijft de ontwikkeling van de hersenen achter.

DNA (blue) in a spindle, the protein ASPM is located at the ‘poles’ (yellow)

Sleutelpositie

Voor de aanmaak van nieuwe cellen moet het DNA gekopieerd en verdeeld worden. Een cellulaire structuur die spoelfiguur wordt genoemd, trekt het DNA uit elkaar. De foto laat een microscopische opname zien van DNA (blauw) in een spoelfiguur. Het eiwit ASPM blijkt hierin een sleutelpositie te hebben: het bevindt zich aan beide kanten op de ‘polen’ (geel) van de spoelfiguur.

Positionering  van de spoelfiguur

Het onderzoek laat zien hoe ASPM op moleculair niveau zijn werk doet en waarom het zo belangrijk is. In samenwerking met het eiwit katanin, is ASPM verantwoordelijk voor de regulatie van de organisatie en positionering van de spoelfiguur. “En het is deze positionering die mede bepaalt hoe de dochtercellen zich ontwikkelen: worden het kopieën van nieuwe cellen of ontwikkelen ze zich tot zenuwcellen”, legt Akhmanova uit.

Veel breder inzicht

Dat een afwijking in het eiwit ASPM leidt tot microcephalie kan dus nu op moleculair niveau beter begrepen worden. Maar de uitkomsten van het onderzoek geven een veel breder inzicht, waardoor mogelijk ook andere oorzaken verklaard of opgespoord kunnen worden.

Evolutionair heel bijzonder

Akhmanova’s fascinatie voor de ontwikkeling van de hersenen wordt overigens niet alleen bepaald door ziekte. “Zelfs de meest verwante apen hebben veel minder hersencapaciteit dan wij. Onze hersenen maken ons tot wat we zijn. De ontwikkeling van onze hersenen is dus evolutionair heel bijzonder.”

Publicatie

“Microtubule minus-end regulation at spindle poles by an ASPM–katanin complex”
Kai Jiang*, Lenka Rezabkova*, Shasha Hua*, Qingyang Liu*, Guido Capitani, A. F. Maarten Altelaar*, Albert J. R. Heck*, Richard A. Kammerer, Michel O. Steinmetz and Anna Akhmanova*
Nature Cell Biology 24 april 2017,

*Verbonden aan de Universiteit Utrecht

Meer informatie

Contact

Monica van der Garde, persvoorlichter faculteit Bètawetenschappen, m.vandergarde@uu.nl, 06 13 66 14 38

 

Gerelateerde nieuwsberichten