The role of camp-dependent protein kinase A in bile canalicular plasma membrane biogenesis in hepatocytes Wojtal, Kacper Andrze

Transcriptie

1 University of Groningen The role of camp-dependent protein kinase A in bile canalicular plasma membrane biogenesis in hepatocytes Wojtal, Kacper Andrze IMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite from it. Please check the document version below. Document Version Publisher's PDF, also known as Version of record Publication date: 2007 Link to publication in University of Groningen/UMCG research database Citation for published version (APA): Wojtal, K. A. (2007). The role of camp-dependent protein kinase A in bile canalicular plasma membrane biogenesis in hepatocytes s.n. Copyright Other than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of the author(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons). Take-down policy If you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediately and investigate your claim. Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): For technical reasons the number of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum. Download date:

2 Nederlandse samenvatting

3 De rol van proteïne kinase A in de vorming van galkanaaltjes door levercellen Een mens is opgebouwd uit cellen. Iedere cel is omgeven door een membraan die de inhoud van de cel scheidt van de omgeving. De inhoud van de cel bestaat grotendeels uit een vloeistof ofwel cytoplasma met daarin organellen die specifieke taken in de cel voor hun rekening nemen. Voorbeelden van organellen zijn het mitochondrium dat fungeert als een energiecentrale voor de cel en het lysosoom dat het afval in de cel verwerkt. Het Golgi-apparaat fungeert als een logistiek centrum dat een efficiënt vervoer en distributie van macromoleculen in de cel verzorgt, en het centrosoom (ook wel spoellichaampje genoemd) bepaalt onder andere de opbouw van het celskelet. Gezamenlijk zijn de organellen verantwoordelijk voor het correct functioneren van de cel. De werking van organellen wordt gestuurd door biochemische reacties, die veelal mogelijk worden gemaakt door enzymen. Van alle enzymen vormen de kinases een belangrijke categorie. Eén van de best bestudeerde kinases in de cel is proteïne kinase A. De activiteit van dit enzym wordt gereguleerd door de aanwezigheid van intracellulair cyclisch adenosinemonofosfaat. Dit is een secundaire boodschapper die signalen van hormonen die zich buiten de cel bevinden doorgeeft aan eiwitten binnen de cel wat leidt tot een cellulaire reactie. In de cel bindt cyclisch adenosinemonofosfaat bij voorkeur aan proteïne kinase A. Dit leidt tot de activatie van proteïne kinase A en, als gevolg daarvan, tot de fosforylatie van een aantal eiwitten. Fosforylatie is een enzymatische reactie waarbij een fosfaatgroep aan een eiwit wordt gekoppeld 174 Nederlandse samenvatting

4 dat vervolgens resulteert in veranderingen in de functionele eigenschappen van dat eiwit. Cyclisch adenosinemonofosfaat en proteïne kinase A spelen een belangrijke rol in het functioneren van cellen. Hun rol in de regulatie van genexpressie is veelvuldig bestudeerd. In levercellen zijn deze moleculen ook onontbeerlijk voor suikermetabolisme, het in goede banen leiden van het intracellulaire vervoer van eiwitten en vetten, de vorming van functionele galkanaaltjes, en de uitscheiding van gal. Het is lang onduidelijk gebleven hoe één enzym verschillende effecten in de cel kan bewerkstelligen, of in andere woorden hoe de reactie van een cel op cyclisch adenosinemonofosfaat gestuurd wordt. Een mogelijk antwoord ligt in het bestaan van verschillende vormen van proteïne kinase A, zogenoemde isovormen. We onderscheiden thans proteïne kinase A-I en proteïne kinase A-II. Daarnaast komen proteïne kinase A-I en A-II in meerdere organellen in de cel voor, waaronder het Golgi-apparaat en het centrosoom. Uit recent onderzoek is gebleken dat zogenoemde ankereiwitten de locatie van proteïne kinase A isovormen in de cel bepalen, en een belangrijke factor zijn in het tot stand brengen van een specifieke reactie van de cel op intracellulaire concentraties van cyclisch adenosinefosfaat. Het onderzoek dat in dit proefschrift wordt beschreven beantwoordt enkele belangrijke vragen betreffende de rol van proteïne kinase A in de regulatie van het intracellulaire transport van eiwitten en vetten in, en de vorming van functionele galkanaaltjes door levercellen. Door het toepassen van een door een computer ontworpen molecuul dat de binding van proteïne kinase A-II aan ankereiwitten verstoort, wordt aangetoond dat deze binding Nederlandse samenvatting 175

5 nodig is voor een efficiënt vervoer van specifieke eiwitten en vetten van het Golgi-apparaat naar nieuwgevormde galkanaaltjes, maar niet naar andere delen van de cel. Vervolgens wordt aangetoond dat het verstoren van de binding van proteïne kinase A-II aan een specifiek ankereiwit in het Golgiapparaat, BIG2 genaamd, leidt tot het uiteenvallen van het Golgi-apparaat. Ook het uitschakelen van het gen dat codeert voor BIG2 met behulp van de - in 2006 met een Nobelprijs bekroonde - RNA-interferentietechniek leidt tot het uiteenvallen van het Golgi-apparaat. Deze resultaten bieden inzicht in de relatie tussen de functie en structuur van het Golgi-apparaat, en in de betrokkenheid van Golgi-apparaat geassocieerd proteïne kinase A-II en ankereiwitten bij de ontwikkeling van functionele galkanaaltjes. Uit eerder onderzoek was bekend dat de regulatie van intracellulair transport en de vorming van galkanaaltjes door levercellen positief beïnvloed wordt door oncostatine, een cytokine dat zich buiten de cel bevindt, en dat deze invloed afhankelijk is van de activiteit van proteïne kinase A. Het onderzoek in dit proefschrift laat zien dat oncostatine de interactie tussen proteïne kinase A-II en ankereiwitten op het centrosoom stimuleert. Het verstoren van deze interactie heeft gevolgen voor de positionering van het centrosoom in de cel, en remt de invloed van oncostatine. Deze resultaten geven aanleiding tot een hypothese waarin de binding van proteïne kinase A- II aan ankereiwitten op het centrosoom en, als gevolg daarvan, de positie van het centrosoom in de cel, essentieel is voor de positieve invloed van oncostatine op de vorming van galkanaaltjes. Een interessant gegeven is dat een verhoging van de hoeveelheid cyclisch adenosinemonofosfaat in cellen, net als oncostatine, de vorming van 176 Nederlandse samenvatting

6 galkanaaltjes stimuleert op een manier die afhankelijk is van proteïne kinase A. Echter, in tegenstelling tot oncostatine stimuleert cyclisch adenosinemonofosfaat niet de interactie tussen proteïne kinase A en ankereiwitten op het centrosoom en is het niet afhankelijk van deze interactie voor het stimuleren van de vorming van galkanaaltjes. Dit suggereert dat diverse signalen de ontwikkeling van galkanaaltjes controleren, en dat die signalen op een verschillende manier afhankelijk zijn van proteïne kinase A. In dit proefschrift wordt een begin gemaakt met het ontrafelen van deze verschillen. Voorlopige experimenten suggereren dat cyclisch adenosinemonofosfaat, in tegenstelling tot oncostatine, niet afhankelijk is van proteïne kinase A-II, terwijl beide de enzymatische activiteit van proteïne kinase A-I nodig hebben voor het stimuleren van de vorming van galkanaaltjes. Het gericht interfereren met de intracellulaire locatie van specifieke proteïne kinase A isovormen zoals beschreven in dit proefschrift levert een belangrijke bijdrage in het ontrafelen van de rol van proteïne kinase A in de door het Golgi-apparaat gecontroleerde intracellulaire logistiek en de rol van het centrosoom in de vorming van functionele galkanaaltjes door levercellen. De opgedane kennis biedt nieuwe inzichten in fundamentele aspecten met betrekking tot de werking van (lever)cellen. Deze kennis draagt bij aan het mogelijk maken om functionele levercellen buiten het lichaam te laten groeien, bijvoorbeeld in medisch toepasbare bio-artificiële leversystemen, wat tot op heden een moeilijke opgave is gebleken. Nederlandse samenvatting 177

7