De Den Hertog groep bestudeert de functie van proteïne-tyrosinefosfatases in ontwikkeling en ziekte met biochemische en celbiologische technieken. Eiwitfosforylering op tyrosineresiduen is een belangrijk signaaltransductiemechanisme met een essentiële rol in vele biologische processen, zoals celproliferatie, -migratie en -transformatie. Tyrosinefosforylering van eiwitten in cellen wordt gereguleerd door de tegengestelde activiteiten van tyrosinekinases (protein-tyrosinekinases, PTK’s) en tyrosinefosfatases (protein-tyrosinefosfatases, PTP’s). Afbeelding 1. 'Rotational coupling' reguleert de activiteit van RPTPalfa, een eiwit dat zich in het celmembraan bevindt. RPTPalpha vormt dimeren die katalytisch actief of inactief zijn, afhankelijk van de oriëntatie van de twee monomeren ten opzichte van elkaar. Onze groep is geïnteresseerd in de functie van PTP’s tijdens de embryonale ontwikkeling en in cellulaire signaaltransductie. Met gebruik van biochemische en celbiologische benaderingen bestuderen wij de PTP-gemedieerde signaaltransductie om inzicht te verkrijgen in conceptuele vragen over substraten, regulatie, liganden en effectoren. In de loop van de jaren heeft onze groep gevonden dat de PTP RPTPalfa wordt gereguleerd door dimerisatie, oxidatie en fosforylering. Afbeelding 2. De expressie van de Noonan Syndrome-variant van Shp2 (D61G) leidt tot morfologische afwijkingen bij zebravis-embryo's (bovenste 3 embryo's vergeleken met de controlefoto onderaan). Een verkleinde extensie van de lichaamsas lijkt op de verkleinde lichaamslengte bij patiënten met het Noonan-syndroom. Zebravis als modelsysteem Als modelsysteem gebruiken wij de zebravis om de functie van PTP’s en PTK’s te achterhalen tijdens de embryonale ontwikkeling van gewervelden. Wij hebben gevonden dat de PTK’s Fyn en Yes een belangrijke rol hebben in celbewegingen tijdens de gastrulatie, in een signaaltransductiepad dat parallel loopt aan Wnt-gemedieerde signaaltransductie, en zo de kleine GTPase RhoA reguleert. Bovendien is de PTP Shp2 essentieel voor normale celbewegingen tijdens de gastrulatie. Expressie van Shp2-varianten met mutaties die geassocieerd zijn met het Noonan-of LEOPARD-syndroom resulteert in embryonale defecten die veel weg hebben van de symptomen van patiënten met deze syndromen, zoals hartafwijkingen en afwijkende gelaatstrekken. Afbeelding 3. Zebravis-embryo's zonder functionele PTEN laten 'hyperbranching' zien; een ongebreidelde groei van bloedvaten. PTEN PTEN is een tumorsuppressor die tot de PTP-superfamilie behoort. PTEN heeft lipidefosfatase-activiteit en is selectief voor de 3-positie van fosfatidylinositol(3,4,5)trisfosfaat. Het zebravisgenoom codeert voor twee PTEN-genen, ptena and ptenb. Wij hebben mutanten gegenereerd met inactiverende mutaties in beide pten-genen. Volwassen zebravissen met een enkel wildtype-pten-allel ontwikkelen tumoren, hemangiosarcomen, met bloed gevulde kluwens van bloedvaten, veroorzaakt door ongebreidelde groei van met name endotheelcellen. Dubbelmutanten (ptena-/-ptenb-/-) overleven de embryonale fase niet en vertonen vele defecten die toe te schrijven zijn aan hyperproliferatie. Met name endotheelcellen vertonen hyperproliferatie, wat leidt tot de vorming van extra bloedvaten. Ook de hematopoëse is aangedaan in ptena-/-ptenb-/- mutanten: hematopoietische stamcellen delen sneller dan normaal en deze stamcellen zijn geblokkeerd in de differentiatie, wat ertoe leidt dat er vele voorlopers van bloedcellen gevormd worden, maar geen volledig afgerijpte bloedcellen. Afbeelding 4. Functioneel Shp2, gecodeerd door ptpn11, is vereist voor de regeneratie van de embryonale staartvin van de zebravis. De vin wordt geamputeerd op 2 dagen na de bevruchting (dpf) en we lieten deze regenereren voor 3 dagen (5 dpf). Terwijl bij het wildtype de vouwplooien regenereren, is dat bij ptpn11a-/-ptpn11b-/- embryo's, zonder functioneel Shp2, niet het geval. PTP’s in regeneratie Wij, en anderen, hebben laten zien dat PTP’s strak worden gereguleerd door oxidatie. Zebravissen kunnen organen en lichaamsdelen regenereren. Een amputatie van de staartvin leidt tot een snelle, tijdelijke productie van reactieve zuurstofsoorten, een vereiste voor epimorfe regeneratie. Onlangs hebben we aangetoond dat PTP’s worden geoxideerd na een staartvinamputatie. Bovendien zijn PTP’s vereist tijdens de regeneratie. Mutante zebravisembryo’s, die Shp2 of PTEN missen, regenereren niet, terwijl RPTPalfa niet nodig is voor de regeneratie.
