Oxidatie van PTPs is belangrijk voor staartvin regeneratie in zebravis embryo’s

Alexander James Hale en Jeroen den Hertog hebben samen Wei Wu en Simone Lemeer van Universiteit Utrecht laten zien dat tijdens de regeneratie van de staartvin van zebravis embryo’s bepaalde protein-tyrosine fosfatases worden geoxideerd. Daarnaast laten ze zien dat Shp2, één van deze protein-tyrosine fosfatases, belangrijk is voor staartvin regeneratie. Zebravissen die dit eiwit niet hebben zijn namelijk niet in staat zijn om hun staartvin te regenereren. Deze resultaten zijn gepuliceerd als een wetenschappelijk artikel in het tijdschrift Scientific Reports.

Staartvin regeneratie
Zebravisssen zijn, in tegenstelling tot mensen, in staat om verdwenen of beschadigde weefsels en organen te regenereren, zoals hun staartvin. Staartvin regeneratie in de zebravis wordt onderzocht door het uiteinde van de staartvin te amputeren en de verschillende processen die betrokken zijn bij de regeneratie te bestuderen. Veel signaal transductiepaden zijn hierbij betrokken, maar het is onduidelijk hoe dit complexe proces wordt geïnitieerd.

H₂O₂
Waterstofperoxide (H₂O₂), een oxiderend molecuul, wordt direct na de amputatie van de staartvin geproduceerd en is essentieel voor regeneratie. Eerder onderzoek heeft laten zien dat H₂O₂ kan werken als een secundair boodschappermolecuul, door verschillende signaal transductiepaden te reguleren. De functie van H₂O₂ in regeneratie is echter niet eerder bestudeerd.

Tyrosine fosfatases
Tyrosine fosfatases (PTPs) zijn enzymen die betrokken zijn bij de regulatie van verschillende signaal transductiepaden, die op hun beurt betrokken zijn bij basale cellulaire processen, zoals proliferatie, differentiatie en cel-cel adhesie. PTPs kunnen worden geoxideerd door H₂O₂.

De Den Hertog groep formuleerde daarom de hypothese dat de H₂O₂ die wordt geproduceerd door staartvin amputatie (bepaalde) PTPs oxideert, wat vervolgens een effect heeft op processen die betrokken zijn bij staartvin regeneratie.

Differentiële oxidatie
De Den Hertog groep heeft deze hypothese getoetst door alle PTPs die aanwezig zijn in de staartvin te identificeren, door gebruik te maken van een oxPTP specifiek antilichaam en massaspectrometrie in samenwerking met Wei Wu en Simone Lemeer van Universiteit Utrecht. Met dit krachtige experiment vonden ze 33 PTPs in de staartvin. Maar 8 van deze PTPs werden geoxideerd na staartvin amputatie, wat laat zien dat een subset van de aanwezige PTPs wordt geoxideerd en dat deze PTPs betrokken zouden kunnen zijn bij staartvin regeneratie.

PTP Shp2 is betrokken bij staartvin regeneratie
Om dit te testen hebben ze zebravissen gemaakt die één van de geoxideerde PTPs (Shp2) missen en zebravissen die één van de niet geoxideerde PTPs (Rptpα) missen. Na amputatie van de staartvin bleek dat de zebravis embryo’s zonder Shp2 niet in staat waren om hun staart te regenereren, terwijl de embryo’s zonder Rptpα hun staartvin regenereerden zoals wildtype zebravis embryo’s.

Conclusie
Deze resultaten laten zien dat de H₂O₂ die geproduceerd wordt na amputatie van de staartvin bepaalde PTPs oxideert, en dat deze PTPs waarschijnlijk belangrijk zijn voor staartvin regeneratie. In de toekomst is het interessant om te testen of de andere geoxideerde PTPs ook essentieel zijn voor staartvin regeneratie, welke signaal transductiepaden gereguleerd worden door deze PTPs en op welke manier deze PTPs en transductiepaden betrokken zijn bij regeneratie van de staartvin.

Prof. dr. Jeroen den Hertog is groepsleider en wetenschappelijk directeur bij het Hubrecht (KNAW) in Utrecht en hoogleraar Moleculaire Ontwikkelingszoölogie aan de Universiteit Leiden.

Differential oxidation of protein-tyrosine phosphatases during zebrafish caudal fin regeneration
Scientific Reports 2017