EXPERIMENTAL CELLBIOLOGY I
ENDOSOOM SORTING
Endosomen zijn pleoforme organellen, die verschillende vormen en groottes
kunnen aannemen. Endosomen zijn de ‘sorting stations’ van de cel; ze
reguleren het sorteren van lipiden en membraan-gebonden eiwitten.
Recycling van lipiden en eiwitten vindt plaats in de tubulaire sub-domeinen
op het ‘mature’ endosoom. Alles wat niet gerecycled kan worden, gaat naar
lysosomen om afgebroken te worden.
Maturatie is een belangrijke eigenschap voor het functioneren van een
endosoom. Hierbij verandert een early endosoom in een lysosoom of een
hybride organel. Tijdens dit proces treden er wat veranderingen op -->
SORTING NEXINS
Sorting nexins (SNX) zijn PI(3)P bindende eiwitten. Ze bevinden zich op het membraan van een endosoom en
zijn evolutionair behouden genen. Een sortin nexin is een grote groep van eiwitten in het cytoplasma die
potentieel heeft voor membraan association door hun lipide bindend PX domein of door eiwit-eiwit interacties.
Daarnaast zorgen Nexins voor het faciliteren van eiwit sortering.
Er bestaan verschillende SNX; de SNX-bar vormt de tubulaire membraandragers, de SNX-PX bindt lipiden en
nog een SNX-other.
Om endocytose mogelijk te maken hebben de cellen veel ‘curvature’ nodig om de endosoom te maken.
Membraan remodeling induceert ‘curvature’, en kan op meerdere manieren →
LIPOSOOM MEMBRAAN REMODELLING ASSAY
Om dit te kunnen laten plaatsvinden is gepurifieerde SNX-BAR eiwit nodig en synthetische lipideblaasjes,
waarna het onder de elektronenmicroscoop bekeken kan worden.
- SNX1 kan tubules vormen
- SNX-bars kan tubules van verschillende grootte vormen
Verschillende SNX-bar tubules hebben een unieke identiteit en kan niet gemixt worden. het overlappende
patroon van dimerisatie en tabulatie kan met elektroforese gezien worden.
De amfifatische helix is essentieel voor de SNX-BAR tubule vorming; elke SNX-BAR eiwit heeft zo’n helix. Een
amfifatische helix bevat zowel een hydrofoob als een hydrofiel gedeelte. Andere BAR-eiwitten vormen de
,tubules door een tip-to-tip interactie. Belangrijk hierbij is dat alleen zo’n interactie niet genoeg is om tubules te
vormen. Daarnaast is de lysine residue in een SNX-BAR niet verplicht voor het vormen van tubules.
De verschillende sorting nexins (SNX) vormen dus de tubulaire membraandragers (op verschillende manieren).
De SNX-BAR eiwit remodelt het membraan door scaffolding, helix insertie en door interactie met het
cytoskelet.
Er worden verschillende SNX-BAR dragers gevormd aangezien verschillende
SNX-BAR eiwitten ook andere endosomale sorting pathways reguleren → SNX-9
zorgt voor endocytose | SNX 4 voor recycling van endosoom naar
plasmamembraan | SNX1,2,5 voor retromeer afhankelijke sortering van
endosoom naar golgi | SNX 8 voor retromeer onafhankelijke sortering van
endosoom naar golgi
SNX-BAR RETROMEER
Een retromeer is een complex van eiwitten die transmembraanreceptoren van endosoom naar trans-Golgi
netwerk recyclen. Het begint met een pre-vacuole endosoom die zijn cargo (lading) selecteert. Hierna wordt
een blaasje gevormd, die naar het late-Golgi gaat. De membraan remodelling complex en het selecteren van
cargo vormen samen het retromeer sorting tubule.
Retromeer is evolutionair conserved – de functie ervan kan in veel verschillende organismen bekeken worden.
Maar aangezien het een centraal complex in celfunctie is, zijn klassieke nulmutatiemethoden over het
algemeen niet levensvatbaar.
Een mutatie in het retromeer heeft te maken met neurodegeneratieve ziekten, waaronder
Alzheimer, Parkinson, Downsyndroom en Lysosomale storage disease. Dit leidt tot een
vermindering van de retromeer expressie. Onderzoek hiernaar toonde aan dat heterozygote
vliegen A-B accumuleren, en neurodegeneratie vertoonde. Hetzelfde geldt voor
heterozygote muizen; hierbij accumuleerde A-B ook en dit zorgde voor verzwakte
hippocampus geheugen.
RETROMEER COMPLEX
Retromeer is een multi-unit complex bestaande uit Vps26, Vps29, Vps35 en een
Vps5/Vps17 subcomplex. Het speelt een belangrijke rol voor Vps10 (lysosoom hydrolase
transport receptor) transport van endosomen naar het golgi apparaat.
EEN FARMALOGISCHE TOOL OM RETROMEER TE STABILISEREN
Stabilisatie van retromeer leidt tot verhoogde expressie van de subunits (Vps35 en
Vps26). Daarnaast leidt het tot reductie van A-beta. Hierdoor wordt APP gedreven naar
de non-amyloidogenic pathway (sAPPalpha pathway).
Q: Dus, wat is het celbiologische mechanisme van A-beta productie door disfunctie van retromeer?
Retromeer co-lokaliseert met APP in neuronen. Depletie van retromeer bevordert de lokalisatie van APP naar
endosomen. Retromeer heeft dus invloed op de regulatie van APP en SorL1. SorL1 is een chaperon voor APP en
wordt herkend door de VPS35 van het retromeer; hierdoor wordt endosomale sortering gereguleerd.
Q: Waarom is mislokalisatie van APP naar een endosoom belangrijk?
Na tekort aan retromeer zal APP naar de endosomen gaan. Hier co-lokaliseert het
samen met BACE. Nu zal het via de amyloidogenic pathway verlopen; A-B peptides
worden gevormd. AB pepetides zijn het belangrijkste component van amyloid
plaques; ze kunnen ophopen en oligomeren vormen. Dit verstoort de connnectie
tussen zenuwcellen. De oligomeren zijn dus toxisch voor zenuwcellen.
, THE BASICS
Cellen komen voor in verschillende vormen en groottes, maar hebben allerlei overeenkomende
eigenschappen →
➢ Membraan omvattend
➢ Metabolisme
➢ Groei en delen
➢ Respons op signalen uit omgeving (interne en externe communicatie)
Celbiologie bestaat uit meerdere onderdelen: fysiologie (waarom werkt iets in een cel), biochemie (factoren
van invloed op werking cel), technologie (manipuleren van metabolisme) en medicine (modificeren van
malfuncties).
De wisselwerking tussen de factoren, in de afbeelding, is erg belangrijk voor optimaal functioneren.
Metaboliet is een molecuul geproduceerd of veranderd door de cel.
Prokaryote cel Eukaryote cel
➢ Klein ( 1-5 um)
➢ Groot (20-50 um)
➢ Singel cel
➢ Geen membraan aanwezig ➢ Multi-cellulair
➢ Biochemisch flexibel – functioneren in ➢ Membraan aanwezig
verschillende omgevingsomstandigheden
Eukaryote cel bevat wel een celkern; hierin ligt het
Prokaryote cel bevat geen celkern; het circulair DNA ligt DNA. Daarnaast zijn het ER, Golgi, Mitochondrium,
los in het cytoplasma. Daarnaast zijn ook het ER, Golgi en Lysosomen, transportblaasjes en chloroplast
Mitochondrium afwezig.
aanwezig
NUCLEUS
In de kern vindt DNA synthese, transcriptie en RNA synthese
plaats. De kern is omgeven door het PL membraan; deze bevat poriën zodat uitwisseling mogelijk is. De
nucleolus bestaat uit drie delen met verschillende structuren; hier vindt zowel RNA synthese als ribosoom
synthese plaats. Daarnaast is er een regio waar misvormde eiwitten heengaan, die door chaperons worden
hervouwd.
ENDOPLASMATISCH RETICULUM
In het ER vindt zowel eiwitmodificatie plaats als transport en sortering. Het bestaat uit een glad en een ruw
gedeelte (met ribosomen). Het ruwe gedeelte van het ER transporteert eiwitten uit de cel naar het Golgi
systeem voor verdere bewerking.
Het ER is betrokken bij de eiwitsynthese – de ribosomen op het ruw ER maken namelijk eiwitten. Deze worden
vervolgens met transportblaasjes, die afsnoeren van het ER, verder getransporteerd. Het ER is het eerste
station voor uitgescheiden eiwitten om gemodificeerd te worden.
GOLGI SYSTEEM
Het Golgi systeem is gevormd uit membranen en bevat een cis-(import) en een trans-(export) kant. Het zorgt
voor modificatie, voornamelijk glycolysering, van eiwitten afkomstig uit het ER. Het transport naar, in en vanuit
het Golgi apparaat gaat via transportblaasjes.
MITOCHONDRIUM
Het mitochondrium regelt het energiemetabolisme van de cel en genereert ATP. Hierbij staat de
citroenzuurcyclus centraal. Door vetten te laten reageren met zuurstof komt energie vrij.
Het mitochondrium bevat eigen DNA die informatie bevat om enzymen te maken, betrokken bij de
verbranding. Zo kan op elk moment energie gemaakt worden, onafhankelijk van de rest van de cel.
ENDOSOOM SORTING
Endosomen zijn pleoforme organellen, die verschillende vormen en groottes
kunnen aannemen. Endosomen zijn de ‘sorting stations’ van de cel; ze
reguleren het sorteren van lipiden en membraan-gebonden eiwitten.
Recycling van lipiden en eiwitten vindt plaats in de tubulaire sub-domeinen
op het ‘mature’ endosoom. Alles wat niet gerecycled kan worden, gaat naar
lysosomen om afgebroken te worden.
Maturatie is een belangrijke eigenschap voor het functioneren van een
endosoom. Hierbij verandert een early endosoom in een lysosoom of een
hybride organel. Tijdens dit proces treden er wat veranderingen op -->
SORTING NEXINS
Sorting nexins (SNX) zijn PI(3)P bindende eiwitten. Ze bevinden zich op het membraan van een endosoom en
zijn evolutionair behouden genen. Een sortin nexin is een grote groep van eiwitten in het cytoplasma die
potentieel heeft voor membraan association door hun lipide bindend PX domein of door eiwit-eiwit interacties.
Daarnaast zorgen Nexins voor het faciliteren van eiwit sortering.
Er bestaan verschillende SNX; de SNX-bar vormt de tubulaire membraandragers, de SNX-PX bindt lipiden en
nog een SNX-other.
Om endocytose mogelijk te maken hebben de cellen veel ‘curvature’ nodig om de endosoom te maken.
Membraan remodeling induceert ‘curvature’, en kan op meerdere manieren →
LIPOSOOM MEMBRAAN REMODELLING ASSAY
Om dit te kunnen laten plaatsvinden is gepurifieerde SNX-BAR eiwit nodig en synthetische lipideblaasjes,
waarna het onder de elektronenmicroscoop bekeken kan worden.
- SNX1 kan tubules vormen
- SNX-bars kan tubules van verschillende grootte vormen
Verschillende SNX-bar tubules hebben een unieke identiteit en kan niet gemixt worden. het overlappende
patroon van dimerisatie en tabulatie kan met elektroforese gezien worden.
De amfifatische helix is essentieel voor de SNX-BAR tubule vorming; elke SNX-BAR eiwit heeft zo’n helix. Een
amfifatische helix bevat zowel een hydrofoob als een hydrofiel gedeelte. Andere BAR-eiwitten vormen de
,tubules door een tip-to-tip interactie. Belangrijk hierbij is dat alleen zo’n interactie niet genoeg is om tubules te
vormen. Daarnaast is de lysine residue in een SNX-BAR niet verplicht voor het vormen van tubules.
De verschillende sorting nexins (SNX) vormen dus de tubulaire membraandragers (op verschillende manieren).
De SNX-BAR eiwit remodelt het membraan door scaffolding, helix insertie en door interactie met het
cytoskelet.
Er worden verschillende SNX-BAR dragers gevormd aangezien verschillende
SNX-BAR eiwitten ook andere endosomale sorting pathways reguleren → SNX-9
zorgt voor endocytose | SNX 4 voor recycling van endosoom naar
plasmamembraan | SNX1,2,5 voor retromeer afhankelijke sortering van
endosoom naar golgi | SNX 8 voor retromeer onafhankelijke sortering van
endosoom naar golgi
SNX-BAR RETROMEER
Een retromeer is een complex van eiwitten die transmembraanreceptoren van endosoom naar trans-Golgi
netwerk recyclen. Het begint met een pre-vacuole endosoom die zijn cargo (lading) selecteert. Hierna wordt
een blaasje gevormd, die naar het late-Golgi gaat. De membraan remodelling complex en het selecteren van
cargo vormen samen het retromeer sorting tubule.
Retromeer is evolutionair conserved – de functie ervan kan in veel verschillende organismen bekeken worden.
Maar aangezien het een centraal complex in celfunctie is, zijn klassieke nulmutatiemethoden over het
algemeen niet levensvatbaar.
Een mutatie in het retromeer heeft te maken met neurodegeneratieve ziekten, waaronder
Alzheimer, Parkinson, Downsyndroom en Lysosomale storage disease. Dit leidt tot een
vermindering van de retromeer expressie. Onderzoek hiernaar toonde aan dat heterozygote
vliegen A-B accumuleren, en neurodegeneratie vertoonde. Hetzelfde geldt voor
heterozygote muizen; hierbij accumuleerde A-B ook en dit zorgde voor verzwakte
hippocampus geheugen.
RETROMEER COMPLEX
Retromeer is een multi-unit complex bestaande uit Vps26, Vps29, Vps35 en een
Vps5/Vps17 subcomplex. Het speelt een belangrijke rol voor Vps10 (lysosoom hydrolase
transport receptor) transport van endosomen naar het golgi apparaat.
EEN FARMALOGISCHE TOOL OM RETROMEER TE STABILISEREN
Stabilisatie van retromeer leidt tot verhoogde expressie van de subunits (Vps35 en
Vps26). Daarnaast leidt het tot reductie van A-beta. Hierdoor wordt APP gedreven naar
de non-amyloidogenic pathway (sAPPalpha pathway).
Q: Dus, wat is het celbiologische mechanisme van A-beta productie door disfunctie van retromeer?
Retromeer co-lokaliseert met APP in neuronen. Depletie van retromeer bevordert de lokalisatie van APP naar
endosomen. Retromeer heeft dus invloed op de regulatie van APP en SorL1. SorL1 is een chaperon voor APP en
wordt herkend door de VPS35 van het retromeer; hierdoor wordt endosomale sortering gereguleerd.
Q: Waarom is mislokalisatie van APP naar een endosoom belangrijk?
Na tekort aan retromeer zal APP naar de endosomen gaan. Hier co-lokaliseert het
samen met BACE. Nu zal het via de amyloidogenic pathway verlopen; A-B peptides
worden gevormd. AB pepetides zijn het belangrijkste component van amyloid
plaques; ze kunnen ophopen en oligomeren vormen. Dit verstoort de connnectie
tussen zenuwcellen. De oligomeren zijn dus toxisch voor zenuwcellen.
, THE BASICS
Cellen komen voor in verschillende vormen en groottes, maar hebben allerlei overeenkomende
eigenschappen →
➢ Membraan omvattend
➢ Metabolisme
➢ Groei en delen
➢ Respons op signalen uit omgeving (interne en externe communicatie)
Celbiologie bestaat uit meerdere onderdelen: fysiologie (waarom werkt iets in een cel), biochemie (factoren
van invloed op werking cel), technologie (manipuleren van metabolisme) en medicine (modificeren van
malfuncties).
De wisselwerking tussen de factoren, in de afbeelding, is erg belangrijk voor optimaal functioneren.
Metaboliet is een molecuul geproduceerd of veranderd door de cel.
Prokaryote cel Eukaryote cel
➢ Klein ( 1-5 um)
➢ Groot (20-50 um)
➢ Singel cel
➢ Geen membraan aanwezig ➢ Multi-cellulair
➢ Biochemisch flexibel – functioneren in ➢ Membraan aanwezig
verschillende omgevingsomstandigheden
Eukaryote cel bevat wel een celkern; hierin ligt het
Prokaryote cel bevat geen celkern; het circulair DNA ligt DNA. Daarnaast zijn het ER, Golgi, Mitochondrium,
los in het cytoplasma. Daarnaast zijn ook het ER, Golgi en Lysosomen, transportblaasjes en chloroplast
Mitochondrium afwezig.
aanwezig
NUCLEUS
In de kern vindt DNA synthese, transcriptie en RNA synthese
plaats. De kern is omgeven door het PL membraan; deze bevat poriën zodat uitwisseling mogelijk is. De
nucleolus bestaat uit drie delen met verschillende structuren; hier vindt zowel RNA synthese als ribosoom
synthese plaats. Daarnaast is er een regio waar misvormde eiwitten heengaan, die door chaperons worden
hervouwd.
ENDOPLASMATISCH RETICULUM
In het ER vindt zowel eiwitmodificatie plaats als transport en sortering. Het bestaat uit een glad en een ruw
gedeelte (met ribosomen). Het ruwe gedeelte van het ER transporteert eiwitten uit de cel naar het Golgi
systeem voor verdere bewerking.
Het ER is betrokken bij de eiwitsynthese – de ribosomen op het ruw ER maken namelijk eiwitten. Deze worden
vervolgens met transportblaasjes, die afsnoeren van het ER, verder getransporteerd. Het ER is het eerste
station voor uitgescheiden eiwitten om gemodificeerd te worden.
GOLGI SYSTEEM
Het Golgi systeem is gevormd uit membranen en bevat een cis-(import) en een trans-(export) kant. Het zorgt
voor modificatie, voornamelijk glycolysering, van eiwitten afkomstig uit het ER. Het transport naar, in en vanuit
het Golgi apparaat gaat via transportblaasjes.
MITOCHONDRIUM
Het mitochondrium regelt het energiemetabolisme van de cel en genereert ATP. Hierbij staat de
citroenzuurcyclus centraal. Door vetten te laten reageren met zuurstof komt energie vrij.
Het mitochondrium bevat eigen DNA die informatie bevat om enzymen te maken, betrokken bij de
verbranding. Zo kan op elk moment energie gemaakt worden, onafhankelijk van de rest van de cel.
