Tanenbaum: Dynamiek van genexpressie

We gebruiken de SunTag-technologie om genexpressiecontrole in levende cellen te visualiseren met ongelooflijke precisie, zodat we kunnen ontdekken hoe regulerende mechanismen op moleculair niveau werken en hoe de regulatie van eiwitexpressie het lot van de cel beïnvloedt (bv Boersma et al., 2019, Cell; Hoek et al., 2019, Mol Cell). We gebruiken een combinatie van kwantitatieve single-cell en single-molecule fluorescentiemicroscopie en computersimulaties om verder te kijken dan de gemiddelden van een celpopulatie, en bestuderen hoe afzonderlijke cellen over tijd hun genexpressie beïnvloeden (bv Ruijtenberg et al., 2020, Nat Struc Mol Biol).

Visualisatie van individuele RNA virussen

RNA-virussen behoren wereldwijd tot de meest voorkomende pathogenen en vormen een grote belasting voor de samenleving. RNA virussen worden al tientallen jaren bestudeerd, maar er is verrassend weinig bekend over de processen die plaatsvinden tijdens vroege virale infectie. De eerste uren van infectie zijn desondanks erg belangrijk, omdat de uitkomst van de infectie (bijv. kan het virus zich vermenigvuldigen in de gastheer cel? Kan de gastheer cel het virus detecteren en voorkomen dat het zich verspreidt?) in de vroege stadia van infectie vaak al wordt bepaald.. Gebrek aan begrip van vroege infectie is grotendeels te wijten aan een gebrek aan assays die gevoelig genoeg zijn om virale detectie te detecteren in vroege infectie, aangezien tijdens de vroege stadia slechts één of enkele virale RNA’s per gastheercel aanwezig zijn. Wij hebben recentelijk een single-molecule imaging assay ontwikkeld op basis van onze SunTag-technologie, VIRIM genaamd, die detectie van enkele virale RNA’s mogelijk maakt, en die daarom bij uitstek geschikt is om vroege virale infectie te bestuderen (Boersma et al, 2020, Cell). Met behulp van VIRIM kunnen we het moment van gastheer entry van individuele virussen detecteren en virale translatie en replicatie in afzonderlijke cellen volgen. Verrassend genoeg zien we een grote mate van heterogeniteit in de dynamiek van virale infectie in verschillende cellen, waarbij virussen zich snel repliceren tot hoge aantallen in sommige cellen, terwijl ze helemaal geen replicatie vertonen in andere cellen. Een vergelijkbare heterogeniteit wordt waargenomen in de reactie van de gastheer op de infectie, die van cruciaal belang is om het virus te bestrijden. We gebruiken VIRIM om de mechanismen bloot te leggen die ten grondslag liggen aan heterogeniteit bij infectie en proberen te begrijpen hoe gen expressie van virus en gastheer worden gecoördineerd om respectievelijk virale replicatie en antivirale signalering te optimaliseren. Dot onderzoek zal hopelijk leiden tot vernieuwde inzichten in gen expressie regulatie van gastheer en virus en op de lange termijn dienen voor de ontwikkeling van nieuwe gerichte therapieën tegen virusinfecties.