Promotie Chujun Zhang: “Stress assemblages: signaleringsroutes in de cel die leiden tot de vorming en identificatie van de inhoud”

Elke cel bevat verschillende organellen: gespecialiseerde structuren in de cel, met elk een specifieke functie. Al deze structuren zijn van de rest van de inhoud van de cel gescheiden door een membraan. Onderzoekers hebben echter ontdekt dat er ook verzamelingen van moleculen in de cel aanwezig zijn die geen membraan hebben. Sommige van deze structuren worden gevormd als reactie op cellulaire stress. Deze stressreactie is een gevolg van triggers binnen of buiten de cel die schade kunnen toebrengen aan de cel. De vorming van stress aggregaten is een poging om grote moleculen te beschermen tijdens een periode van stress.

Sec-lichaampjes en stress granules

In haar proefschrift richt Zhang zich voornamelijk op de vorming en inhoud van twee typen stress aggregaten in fruitvliegcellen (Drosophila-cellen): Sec-lichaampjes en stress granules. Sec-lichaampjes ontstaan uit de samensmelting van moleculen in de buitenste delen van het endoplasmatisch reticulumEén van de gespecialiseerde structuren in cellen. In het endoplasmatisch reticulum worden onder andere eiwitten geproduceerd. Deze eiwitten worden geactiveerd in een ander organel: het Golgi apparaat.. Daarentegen ontstaan stress granules door de samenkomst van RNA-moleculen en RNA-bindende eiwitten. Beide structuren kunnen weer uit elkaar gehaald worden als de stress is verdwenen. Hierdoor kan de cel de beschermde moleculen weer gaan gebruiken.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat beide soorten aggregaten worden gevormd wanneer cellen geen toegang hebben tot aminozuren, de bouwstenen van eiwitten. De moleculaire mechanismen van dit proces bleven echter onbegrepen. Om hier een beter beeld van de krijgen, verdiepte Zhang zich in de signaleringsroutes die leiden tot de vorming van stress structuren.

Karakterisering van stress-aggregaten

In het eerste deel van haar onderzoek focust Zhang op de identificatie van signaalroutes die leiden tot de vorming van Sec-lichaampjes. Hierdoor ontdekte ze dat de combinatie van een tekort aan aminozuren en een hoog zoutgehalte leidt tot de activering van verschillende enzymenEen eiwit dat een specifieke chemische reactie versnelt, bijvoorbeeld de afbraak van een molecuul. Tijdens deze reactie wordt het enzym zelf niet verbruikt, waardoor het zijn functie keer op keer kan uitoefenen. Enzymen bevinden zich zowel binnen als buiten de cel. die betrokken zijn bij de stressreactie in de cel. Uiteindelijk leidt de daaropvolgende signaalroute tot de vorming van Sec-lichaampjes. Daarnaast beschrijft Zhang hoe de afwezigheid van aminozuren en de aanwezigheid van hoge zoutgehaltes de vorming van stress granules kan induceren. In dit proces spelen echter andere factoren een rol dan de enzymen die betrokken zijn bij de vorming van Sec- lichaampjes.

Tenslotte bestudeerde Zhang de inhoud van de Sec-lichaampjes om een idee te krijgen van welke moleculen in de stress aggregaten worden opgenomen. Door verschillende technieken te gebruiken, heeft ze 52 verschillende eiwitten geïdentificeerd die in deze aggregaten aanwezig zijn. Deze eiwitten zijn voornamelijk afkomstig uit het endoplasmatisch reticulum en het Golgi apparaat.

Terugkijken op haar PhD

Zhang adviseert andere PhD-studenten om een les te trekken uit negatieve resultaten, in plaats van alleen te focussen op het resultaat zelf. Ze vertelt over haar eigen traject: “Het is altijd stressvol en uitdagend om een PhD te doen. Het meest uitdagende voor mij was om het werk publiceerbaar te maken: van resultaten tot publicatie is een lange weg. Daarnaast heb ik ook veel leuke momenten beleefd. Over het geheel genomen heb ik de afgelopen jaren veel geleerd en ben ik een stuk beter geworden.”

Om het behalen van haar doctoraat te vieren, gaat Zhang met haar vriend een korte trektocht maken in Noord-Italië. Ze voegt eraan toe: “Daarna ga ik terug naar China om mijn familie te omhelzen!”.