Nederlandse samenvatting

Samenvatting
Parkinson is een chronische neurodegeneratieve ziekte die door het afsterven van
dopaminergische neuronen in een bepaald gebied van de hersenen, de substantia nigra,
veroorzaakt wordt. Ongeveer 1-2% van de bevolking boven de 65 jaar lijdt aan de ziekte van
Parkinson. De belangrijkste symptomen zijn tremor, posturale instabiliteit, stijfheid en een
vertraging van de beweging. We weten inmiddels veel over de ziekte van Parkinson maar de
exacte oorzaak kennen we nog steeds niet. Lange tijd werd aangenomen dat er geen
genetische oorzaak was, maar in 2004 werden verschillende genen geïdentificeerd die
geassocieerd zijn met de ziekte van Parkinson, waaronder het gen dat voor LRRK2 ("leucinerich repeat kinase 2") codeert. LRRK2 behoort tot de familie van Roco eiwitten en bestaat uit
ankyrin, armadillo en leucine-rijke motieven, gevolgd door het centrale motief van Roco
eiwitten: het RocCOR tandem domein, een kinase domein en WD40. Parkinson gerelateerde
mutaties zijn gevonden in bijna alle domeinen van het eiwit. Een nauwkeurige biochemische
en structurele analyse van LRRK2 is tot nu toe niet mogelijk aangezien LRRK2 en
fragmenten daarvan nauwelijks of helemaal niet kunnen worden opgezuiverd. Daarom
gebruiken wij een homoloog eiwit van Dictyostelium discoideum genaamd Roco4. Roco4 en
fragmenten daarvan kunnen in voldoende hoeveelheid en kwaliteit worden gezuiverd, zodat
gedetailleerde studies mogelijk zijn. In dit werk hebben we aangetoond dat Roco4 een
uitstekend model is voor de analyse van LRRK2. Door studies met Roco kunnen we de
verhoogde kinase-activiteit van de meest voorkomende Parkinson mutatie G2019S verklaren.
De verhoogde activiteit komt tot stand door de vorming van een extra waterstofbrug tussen de
gemuteerde serine en glutamine in de regulerende belangrijke alphaC helix. Dit leidt ertoe dat
de kinase langer verblijft in de actieve toestand.
In hoofdstuk drie wordt beschreven dat het LRRK2 eiwit behoort tot de groep van G eiwitten,
waarin hydrolyse van GTP in het Roc domain door dimerisatie geactiveerd wordt. Het COR
domein functioneert als dimerisatie interface. Om dit aan te tonen werden pull-down
experimenten uitgevoerd met verschillende LRRK2 constructen die duidelijk aantonen dat het
volledige COR domein voor de dimerisatie noodzakelijk is. Overeenstemmend met deze data,
laat de driedimensionale structuur van een M. barkeri RocCORΔC (mist het dimerisatie
domein) een monomeer zien. "Size Exclusion" chromatografie en biochemische analyses van
Roc, RocCORΔC en RocCor toonden aan dat de dimerisatie onafhankelijk is van de
nucleotide toestand van het Roc domein en dat alleen constructen die dimeriseren ook GTPase
activiteit hebben. De biochemische data in combinatie met de structuur laten zien dat Roco
eiwitten een "Arginine-finger" gebruiken uit het andere Roc domein voor effectieve hydrolyse
van GTP naar GDP.
Om de verbinding tussen remmer en kinase op atomair niveau te begrijpen, hebben we
driedimensionale structuren van Roco4 kinase met LRRK2-specifieke remmers opgelost.
Aangetoond werd dat op moleculair niveau bepaalde groepen van de remmers niet betrokken
zijn bij de binding; derhalve kan de remmer op deze plaats geoptimaliseerd worden. Dit is
noodzakelijk omdat alle eerdere gepubliceerde remmers verschillende eigenschappen missen
die vereist zijn om de remmer als goed uitgangspunt voor geneesmiddelen ontwikkeling toe te
passen.
Samenvattend laat ons werk zien dat werk met homologe Roco eiwitten belangrijk is om de
functies van LRRK2 te begrijpen en om te verklaren hoe de PD mutaties deze functies
beïnvloeden.
111

Download Report