Wikisage is op 1 na de grootste internet-encyclopedie in het Nederlands. Iedereen kan de hier verzamelde kennis gratis gebruiken, zonder storende advertenties. De Koninklijke Bibliotheek van Nederland heeft Wikisage in 2018 aangemerkt als digitaal erfgoed.
- Wilt u meehelpen om Wikisage te laten groeien? Maak dan een account aan. U bent van harte welkom. Zie: Portaal:Gebruikers.
- Bent u blij met Wikisage, of wilt u juist meer? Dan stellen we een bescheiden donatie om de kosten te bestrijden zeer op prijs. Zie: Portaal:Donaties.
Reeline: verschil tussen versies
(https://nl.wikipedia.org/w/index.php?title=Gebruiker:De_Wikischim/Reeline&oldid=49416223 7 jul 2017 De Wikischim) |
(https://nl.wikipedia.org/w/index.php?title=Gebruiker:De_Wikischim/Reeline&oldid=66342708 21 nov 2023 Phacelias) |
||
Regel 18: | Regel 18: | ||
| LocusSupplementaryData = | | LocusSupplementaryData = | ||
}} | }} | ||
'''Reeline''' is een [[glycoproteïne]] in de [[extracellulaire matrix]] die in het [[centrale zenuwstelsel]] van [[zoogdier]]en betrokken is bij de [[celdifferentiatie|differentiatie van cellen]] en de [[neuronale migratie|migratie van neuronen]], doordat het de | '''Reeline''' is een [[glycoproteïne]] in de [[extracellulaire matrix]] die in het [[centrale zenuwstelsel]] van [[zoogdier]]en betrokken is bij de [[celdifferentiatie|differentiatie van cellen]] en de [[neuronale migratie|migratie van neuronen]], doordat het de interactie tussen cellen aanstuurt. Omdat dit [[Proteïne|eiwit]] ook nauw betrokken is bij de ontwikkeling van het [[zenuwstelsel]], wordt het onder meer in verband gebracht met psychische aandoeningen, zoals [[schizofrenie]], [[autisme]] en de [[ziekte van Alzheimer]]. | ||
Reeline wordt voornamelijk in de [[hersenen]] aangetroffen. Onderzoek heeft uitgewezen dat ook andere delen van het lichaam, zoals de [[lever]], de [[Wervelkolom|ruggengraat]] en het [[bloed]] dit eiwit aanmaken.<ref>[http://www.nature.com/mp/journal/v6/n2/full/4000129a.html ''Reelin mutations in mouse and man: from reeler mouse to schizophrenia, mood disorders, autism and lissencephaly''], nature.com, maart 2001</ref> | |||
De | De naam van het eiwit is een afleiding van het [[Engels]]e werkwoord ''to reel''. Muizen met een tekort aan reeline vertonen abnormaal waggelend/wankelend loopgedrag. | ||
== Structuur == | == Structuur == | ||
[[Bestand:Schema of the Reelin protein vertical en.png|thumb|100px|Schematische weergave van de structuur van reeline.]] | [[Bestand:Schema of the Reelin protein vertical en.png|thumb|100px|Schematische weergave van de structuur van reeline.]] | ||
Reeline is een eiwit dat bestaat uit een | Reeline is een eiwit dat bestaat uit een keten van 3461 [[aminozuur|aminozuren]] met een [[moleculaire massa]] van 388 [[Atomaire massa-eenheid|kDa]]. Deze keten in zijn primaire structuur bestaat uit twaalf blokken aminozuren. Het eerste blok is een signaal[[peptide]], in het schema hiernaast weergegeven met "S". Het volgende blok (in het schema hiernaast in paars met "SP" weergegeven) is vergelijkbaar met spondin 1-proteïne, een eiwit dat is betrokken bij het leiden van axons. De structuur van het derde blok, hiernaast aangegeven in rood, met "H", is kenmerkend voor reeline. | ||
Het | Het grootste stuk bestaat uit een herhaling van 8 [[polymeer|ketens]], de zogeheten ''reelin repeats'' ("reelineherhalingen", hier in geel aangegeven). In hun midden hebben deze herhaalde ketens een klein [[peptidehormoon]] (aangegeven met een blauwe lijn), waardoor elke herhaalde keten in twee subketens (''A'' en ''B'') uiteenvalt. Ondanks deze onderbreking maken de subdomeinen rechtstreeks contact met elkaar, waardoor ze als geheel een compacte structuur vormen.<ref name="reelinstructure2006japan">{{Cite journal |author=Nogi T, Yasui N, Hattori M, Iwasaki K, Takagi J |title=Structure of a signaling-competent reelin fragment revealed by X-ray crystallography and electron tomography |journal=Embo J. |volume=25 |issue=15 |pages=3675–83 |year=2006 |month=augustus |pmid=16858396 |pmc=1538547 |doi=10.1038/sj.emboj.7601240}}</ref> | ||
Het laatste | Het laatste gedeelte omvat een zeer kort en [[base (scheikunde)|basisch]] C-terminaal gebied (CTR, in het schema weergegeven als "+"). Bij bijna alle onderzochte [[Gewervelden|gewervelde dieren]] (behalve [[vissen (dieren)|vis]]sen) kwam alleen dit laatste deel van de aminozuurketen (het CTR-gebied) voor 100% overeen, waarmee dit dus het meest conservatieve deel van reeline lijkt. | ||
= | De aanmaak van reeline wordt geregeld door het RELN-gen, dat zich bij mensen bevindt op [[chromosoom 7]] op de [[locus (biologie)|locus]] 7q22.<ref>[https://www.genetests.org/genes/?gene=RELN RELN], genetests.org</ref> Bij muizen bestaat het RELN-gen uit 65 [[exon]]en die gezamenlijk uit ongeveer 450.000 [[basenpaar|basenparen]] bestaan.<ref>{{en}}[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888754397949831 ''Genomic Organization of the MouseReelinGene'']</ref>{{Clearright}} | ||
Bij muizen bestaat het RELN-gen uit 65 [[exon]]en die gezamenlijk uit ongeveer 450.000 [[basenpaar|basenparen]] bestaan | |||
== Ontdekking == | == Ontdekking == | ||
Regel 45: | Regel 39: | ||
=== Experimenten met muizen === | === Experimenten met muizen === | ||
De ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel op [[molecuul|moleculair]] niveau wordt | De ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel op [[molecuul|moleculair]] niveau wordt bestudeerd aan de hand van mutaties bij muizen. In 1951 ontdekte [[Douglas Scott Falconer]] dat een groep muizen die werd gehouden door [[Charlotte Auerbach]] een abnormaal wankelige manier van lopen vertoonde. Dit bleek het gevolg van een verstoorde ontwikkeling van hun centrale zenuwstelsel.<ref>{{en}}[http://www.ias.ac.in/jarch/jgenet/50/192.pdf ''"Two new mutants, 'trembler' and 'reeler', with neurological actions in the house mouse (Mus musculus L.'', Falconer, januari 1951]</ref> Deze zogeheten ''reelermuis'' vertoonde de afwijking als gevolg van een mutatie van het RELN-gen, terwijl de afwijking tevens [[homozygoot]] bleek. | ||
Muizen met een [[heterozygoot|heterozygote]] mutatie van het RELN-gen vertonen weinig [[neuroanatomie|neuroanatomische]] afwijkingen ten opzichte van muizen met een homozygote mutatie van dit gen. | Muizen met een [[heterozygoot|heterozygote]] mutatie van het RELN-gen vertonen weinig [[neuroanatomie|neuroanatomische]] afwijkingen ten opzichte van muizen met een homozygote mutatie van dit gen. Om die reden kunnen ze interessant zijn als model bij het onderzoek naar psychosen; bij post-mortemonderzoek van psychotische exemplaren bleek in de hersenen sprake van een [[downregulatie]] van het gen van 50%.<ref>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0149763406000388</ref> ''(uitzoeken, omdat heterozygote muizen betreft die de helft van het aantal genen heeft vergeleken met een homozygoot, dus die 50% zou geen verrassing zijn.)'' | ||
Nieuw [[histopathologie|histopathologisch]] onderzoek in de jaren 60 wees uit dat de [[kleine hersenen]] bij dit soort muizen veel kleiner waren dan gewoonlijk, terwijl bovendien op verschillende plekken in het brein de laminaire organisatie anders was. In de jaren 70 werd ook ontdekt dat in een deel van de [[neocortex]] van deze muizen de rangschikking van de diverse celtypen en weefsels anders was dan gewoonlijk; in grote lijnen was de volgorde van cellagen omgekeerd, terwijl anderzijds de [[celdifferentiatie]] normaal leek te verlopen.<ref>{{en}}Caviness VS (december 1976). "Patterns of cell and fiber distribution in the neocortex of the reeler mutant mouse". J. Comp. Neurol. 170 (4): 435–47. doi:10.1002/cne.901700404. {{PMID|1002868}}.</ref> | Nieuw [[histopathologie|histopathologisch]] onderzoek in de jaren 60 wees uit dat de [[kleine hersenen]] bij dit soort muizen veel kleiner waren dan gewoonlijk, terwijl bovendien op verschillende plekken in het brein de laminaire organisatie anders was. In de jaren 70 werd ook ontdekt dat in een deel van de [[neocortex]] van deze muizen de rangschikking van de diverse celtypen en weefsels anders was dan gewoonlijk; in grote lijnen was de volgorde van cellagen omgekeerd, terwijl anderzijds de [[celdifferentiatie]] normaal leek te verlopen. Op grond hiervan verschoof de aandacht naar de specifieke fysieke eigenschappen van de zogeheten ''reeler''-mutant.<ref>{{en}}Caviness VS (december 1976). "Patterns of cell and fiber distribution in the neocortex of the reeler mutant mouse". J. Comp. Neurol. 170 (4): 435–47. doi:10.1002/cne.901700404. {{PMID|1002868}}.</ref> | ||
=== Identificatie van het reeline-gen === | === Identificatie van het reeline-gen === | ||
Reeline werd in 1995 ontdekt in twee muizenstammen, waarvan een spontaan ontstaan was en de ander [[Transgeen organisme|transgeen]] was verkregen. De spontane ''reeler''-mutant was al langer bekend en bewoog zich zoals al bekend met de wankelende gang. Dankzij de transgene muizen kon het gen [[Klonen (biologie)|gekloond]] worden en men vond een grote [[Deletie (genetica)|deletie]] die verklaarde waarom er geen [[Transcriptie (biologie)|transcriptie]] van het gen plaatsvond. De ''reeler'' mutant is daarna ook ontdekt in verschillende rattenstammen en uiteindelijk is het reeline-gen ook in de mens ontdekt en gekloond. <ref>{{Citeer tijdschrift |achternaam=D'Arcangelo |voornaam=Gabriella |titel=Reelin in the Years: Controlling Neuronal Migration and Maturation in the Mammalian Brain |url=https://www.hindawi.com/journals/aneu/2014/597395/ |jaargang=2014 |tijdschrift=Advances in Neuroscience |datum=2014-01-05 |taal=en |doi=10.1155/2014/597395 |issn=2356-6787 |pagina's=e597395}}</ref> | |||
De volgende stap was het leggen van allerlei verbanden tussen reeline en allerlei complexe aandoeningen, zoals autisme en de ziekte van Alzheimer. In de eerste jaren van de 21e eeuw werd er steeds meer bekend over de structuur en functie van het eiwit. | |||
De volgende stap was het leggen van allerlei verbanden tussen de afwezigheid van transcriptie van reeline en allerlei complexe aandoeningen, zoals autisme en de ziekte van Alzheimer. In de eerste jaren van de 21e eeuw werd er steeds meer bekend over de structuur en functie van het eiwit. | |||
<nowiki>{{twijfel-gedeelte|zie [[Overleg:Reeline#Verwijderen_van_bovenstaande_hoofdstukken|Overlegpagina van dit artikel]]|2011|06|30}}</nowiki> | <nowiki>{{twijfel-gedeelte|zie [[Overleg:Reeline#Verwijderen_van_bovenstaande_hoofdstukken|Overlegpagina van dit artikel]]|2011|06|30}}</nowiki> | ||
== | == Expressie == | ||
{{Zie ook|zie ook [[Genexpressie]]}} | {{Zie ook|zie ook [[Genexpressie]]}} | ||
[[Bestand:2e26.png|thumb|Kristallografische structuur van reeline. Bron: Yasui et al., 2007.<ref name="pmid17548821">{{Cite journal |author=Yasui N, Nogi T, Kitao T, Nakano Y, Hattori M, Takagi J |title=Structure of a receptor-binding fragment of reelin and mutational analysis reveal a recognition mechanism similar to endocytic receptors |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=104 |issue=24 |pages=9988–93 |year=2007 |month=juni |pmid=17548821 |pmc=1891246 |doi=10.1073/pnas.0700438104}}</ref>]] | [[Bestand:2e26.png|thumb|Kristallografische structuur van reeline. Bron: Yasui et al., 2007.<ref name="pmid17548821">{{Cite journal |author=Yasui N, Nogi T, Kitao T, Nakano Y, Hattori M, Takagi J |title=Structure of a receptor-binding fragment of reelin and mutational analysis reveal a recognition mechanism similar to endocytic receptors |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=104 |issue=24 |pages=9988–93 |year=2007 |month=juni |pmid=17548821 |pmc=1891246 |doi=10.1073/pnas.0700438104}}</ref>]] | ||
[[Bestand:Cajal-Retzius cell drawing by Cajal 1891.gif|thumb|Cajal-Retziuscellen zoals getekend door Cajal in 1891. De ontwikkeling van het moderne brein wordt gekenmerkt door de vorming van een afzonderlijke laag cellen waarin expressie van reeline plaatsvindt.]] | [[Bestand:Cajal-Retzius cell drawing by Cajal 1891.gif|thumb|Cajal-Retziuscellen zoals getekend door Cajal in 1891. De ontwikkeling van het moderne brein wordt gekenmerkt door de vorming van een afzonderlijke laag cellen waarin expressie van reeline plaatsvindt.]] | ||
[[Bestand:Differential reelin levels in the cortex of adult high and low LG rats.gif|thumb|330px|Vermeerderde reeline-expressie in de cortex van jonge "High LG"-ratten. Een afbeelding van Smit-Rigter et al., 2009<ref>{{en}}http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0005167</ref>]] | [[Bestand:Differential reelin levels in the cortex of adult high and low LG rats.gif|thumb|330px|Vermeerderde reeline-expressie in de cortex van jonge "High LG"-ratten. Een afbeelding van Smit-Rigter et al., 2009<ref>{{en}}http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0005167</ref>]] | ||
Reeline is bijzonder belangrijk gedurende de prenatale ontwikkeling van het zenuwstelsel en de expressie ervan is het grootst gedurende de embryonale fase. | |||
Cajal-Retziuscellen scheiden reeline af in combinatie met het eiwitproduct van het zogeheten [[HAR1]](''Human accelerated regions'')-gen, dat bij de mens een zeer sterke evolutionaire verandering heeft doorlopen ten opzichte van de chimpansee. Dit gen wordt bij menselijke embryo's van tussen de 7e en de 19e week zwangerschap afgeschreven in de zich ontwikkelende neocortex. Reeline en HAR1 samen dragen bij aan de vorming van de typisch zes-lagige structuur van de neocortex.<ref>{{en}}Pollard KS, Salama SR, Lambert N, et al. (september 2006). "An RNA gene expressed during cortical development evolved rapidly in humans". Nature 443 (7108): 167–72. doi:10.1038/nature05113. {{PMID|16915236}}.</ref> | |||
=== Belangrijke expressiegebieden === | === Belangrijke expressiegebieden === | ||
Bij de ontwikkeling van de [[kleine hersenen]] wordt reeline het eerst aangetroffen in de uitwendige granulaire laag en in delen van het [[tectum]], de [[hypothalamus]] en de ruggengraat. Vervolgens vindt migratie naar de inwendige lagen plaats. Bij onderzoek van embryo's en pasgeborenen werden de cellen waarin reeline-expressie plaatsvindt voor en kort na de geboorte vooral aangetroffen in de marginale zone van de hersenschors en de tijdelijk aanwezige | Bij de ontwikkeling van de [[kleine hersenen]] wordt reeline het eerst aangetroffen in de uitwendige granulaire laag en in delen van het [[tectum]], de [[hypothalamus]] en de ruggengraat. Vervolgens vindt migratie naar de inwendige lagen plaats. Bij onderzoek van embryo's en pasgeborenen werden de cellen waarin reeline-expressie plaatsvindt voor en kort na de geboorte vooral aangetroffen in de marginale zone van de hersenschors en de tijdelijk aanwezige subpiale granulaire laag (SGL). Na 11 weken zwangerschap bleek in de marginale zone een laag reeline-positieve mono- of bipolaire horizontale Cajal-Retziuscellen aanwezig. Na de 14e week vormde zich in de SGL een tweede laag reelinepositieve cellen.<ref name="MEYER1998">{{en}}Meyer G, Goffinet AM (juli 1998). "Prenatal development of reelin-immunoreactive neurons in the human neocortex". J. Comp. Neurol. 397 (1): 29–40. doi:10.1002/(SICI)1096-9861(19980720)397:1<29::AID-CNE3>3.3.CO;2-7. {{PMID|9671277}}.</ref> Het eiwit wordt in de prenatale fase afgescheiden door de in de [[Cortex cerebelli|cortex]] en de [[Hippocampus (hersenen)|hippocampus]] aanwezige Cajal-, Retzius- en Cajal-Retziuscellen.<nowiki><ref name="springer.com" /></nowiki> | ||
Bij [[Gewervelden|gewervelde dieren]] werd in de [[Grote hersenen| | Bij [[Gewervelden|gewervelde dieren]] werd in de [[Grote hersenen|telencephalon]] reeline aangetroffen. Het expressiepatroon blijkt te variëren bij verschillende diersoorten; bij [[zebravis]]sen bijvoorbeeld – die geen Cajal-Retziuscellen hebben – werd het eiwit door zenuwcellen in het hele [[dorsaal|dorsale]] gedeelte van het [[pallium (neuroanatomie)|pallium]] geëxprimeerd.<ref>{{en}}Costagli A, Kapsimali M, Wilson SW, Mione M (augustus 2002). "Conserved and divergent patterns of Reelin expression in the zebrafish central nervous system". J. Comp. Neurol. 450 (1): 73–93. doi:10.1002/cne.10292. {{PMID|12124768}}.</ref> Ook in de hersenschors van [[schubreptielen]] bleek de verdeling van de gebieden met reeline-expressie anders.<ref>{{en}}Pérez-García CG, González-Delgado FJ, Suárez-Solá ML, et al. (januari 2001). "Reelin-immunoreactive neurons in the adult vertebrate pallium". J. Chem. Neuroanat. 21 (1): 41–51. doi:10.1016/S0891-0618(00)00104-6. {{PMID|11173219}}.</ref> In de cortex en hippocampus van volwassen ratten vindt de expressie hoofdzakelijk plaats in zenuwcellen, waar synthese van [[gamma-aminoboterzuur]] (GABA) plaatsvindt en door de weinige overgebleven Cajal-Retziuscellen.<ref>{{en}}Pesold C, Impagnatiello F, Pisu MG, et al. (maart 1998). "Reelin is preferentially expressed in neurons synthesizing gamma-aminobutyric acid in cortex and hippocampus of adult rats". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95 (6): 3221–6. doi:10.1073/pnas.95.6.3221. {{PMID|9501244}}.</ref> | ||
Behalve in de hersenen wordt reeline ook aangetroffen in het bloed (met name bij volwassen organismen), de [[lever]], een deel van de [[pars intermedia]] in de [[hypofyse]] en de [[bijnier]]en. De concentratie ervan in de lever is verhoogd bij een leverbeschadiging en keert na genezing terug op normaal niveau. Ook in de ogen wordt reeline afgescheiden, in het [[netvlies]] en het [[hoornvlies]]. Uit proeven met muizen blijkt dat de meeste expressie ervan plaatsvindt tijdens de ontwikkeling van het netvlies; net als in de lever neemt de expressie ook hier toe na verwondingen. Ten slotte wordt het eiwit ook nog afgescheiden door de [[odontoblast]]en aan de randen van het [[tandpulpa]]; zowel gedurende het hele proces van tandontwikkeling als in volwassen tanden wordt op deze plekken reeline aangetroffen.<nowiki><ref name="springer.com" /></nowiki> | Behalve in de hersenen wordt reeline ook aangetroffen in het bloed (met name bij volwassen organismen), de [[lever]], een deel van de [[pars intermedia]] in de [[hypofyse]] en de [[bijnier]]en. De concentratie ervan in de lever is verhoogd bij een leverbeschadiging en keert na genezing terug op normaal niveau. Ook in de ogen wordt reeline afgescheiden, in het [[netvlies]] en het [[hoornvlies]]. Uit proeven met muizen blijkt dat de meeste expressie ervan plaatsvindt tijdens de ontwikkeling van het netvlies; net als in de lever neemt de expressie ook hier toe na verwondingen. Ten slotte wordt het eiwit ook nog afgescheiden door de [[odontoblast]]en aan de randen van het [[tandpulpa]]; zowel gedurende het hele proces van tandontwikkeling als in volwassen tanden wordt op deze plekken reeline aangetroffen.<nowiki><ref name="springer.com" /></nowiki> | ||
Regel 87: | Regel 80: | ||
=== Receptoren === | === Receptoren === | ||
[[Bestand:Rostral migratory stream mouse cropped.jpg|thumb|280px|Neuroblasten binnen de [[rostrale migratoire stroom]] (RMS) worden waarschijnlijk bijeen gehouden dankzij [[thrombospondine-1]]-deeltjes die zich binden aan de receptoren ApoER en VLDLR.<ref>^ {{en}}Lennington JB, Yang Z, Conover JC (november 2003). "Neural stem cells and the regulation of adult neurogenesis". Reprod. Biol. Endocrinol. 1: 99. doi:10.1186/1477-7827-1-99. {{PMID|14614786}}. PMC: 293430. http://www.rbej.com/content/1//99.</ref> Eenmaal aangekomen op hun plaats van bestemming worden ze door de reeline uit elkaar gedreven en gaan de cellen ieder hun eigen weg.]] | [[Bestand:Rostral migratory stream mouse cropped.jpg|thumb|280px|Neuroblasten binnen de [[rostrale migratoire stroom]] (RMS) worden waarschijnlijk bijeen gehouden dankzij [[thrombospondine-1]]-deeltjes die zich binden aan de receptoren ApoER en VLDLR.<ref>^ {{en}}Lennington JB, Yang Z, Conover JC (november 2003). "Neural stem cells and the regulation of adult neurogenesis". Reprod. Biol. Endocrinol. 1: 99. doi:10.1186/1477-7827-1-99. {{PMID|14614786}}. PMC: 293430. http://www.rbej.com/content/1//99.</ref> Eenmaal aangekomen op hun plaats van bestemming worden ze door de reeline uit elkaar gedreven en gaan de cellen ieder hun eigen weg.]] | ||
In 1998 werden de twee [[receptor (biochemie)|receptoren]] van reeline ontdekt: de [[lipoproteïne]]-receptoren [[ApoER2]] en [[VLDLR]]. Ook werd | In 1998 werden de twee [[receptor (biochemie)|receptoren]] van reeline ontdekt: de [[lipoproteïne]]-receptoren [[ApoER2]] en [[VLDLR]]. Ook toen werd het eerste verband gelegd tussen deze receptoren en het ontstaan van de ziekte van Alzheimer. Nader onderzoek wees uit dat de hersenschorslagen van zogeheten ''double knockout''-muizen - die zowel ApoEr2 als VLDLR misten - dezelfde gebreken vertoonden als die welke bij reelermuizen werden aangetroffen. Zo werd duidelijk dat deze receptoren een belangrijke rol spelen bij de [[signaaltransductie|transductie]] van het reelinesignaal. | ||
Vervolgens bleek ook het [[fenotype]] van muizen waarbij het gen Dab1 (Disabled-1) was verstoord ([[yotari]] en [[scrambler (muis)|scrambler]]) veel overeenkomst te vertonen met dat van reelermuizen.<ref>{{en}}Sheldon M, Rice DS, D'Arcangelo G, et al. (oktober 1997). "Scrambler and yotari disrupt the disabled gene and produce a reeler-like phenotype in mice". Nature 389 (6652): 730–3. doi:10.1038/39601. {{PMID|9338784}}.</ref><ref name="cingulate.ibms.sinica.edu.tw">http://www.cingulate.ibms.sinica.edu.tw - GABA in autism</ref><ref name="cingulate.ibms.sinica.edu.tw" /><ref>http://books.google.nl/books?id=CG0t08bK9SYC&pg=PA3&lpg=PA3&dq=mouse+reelin+%22double+knockout%22+cortical+layer&source=bl&ots=AUjpLikV5w&sig=8BN8pMW86yt3BCtQ_1p6Iyq0Ic8&hl=nl&sa=X&ei=Hq4eT8faGMWi-ga45_kt&ved=0CFEQ6AEwAw#v=onepage&q=double%20knockout&f=false</ref> | Vervolgens bleek ook het [[fenotype]] van muizen waarbij het gen Dab1 (Disabled-1) was verstoord ([[yotari]] en [[scrambler (muis)|scrambler]]) veel overeenkomst te vertonen met dat van reelermuizen.<ref>{{en}}Sheldon M, Rice DS, D'Arcangelo G, et al. (oktober 1997). "Scrambler and yotari disrupt the disabled gene and produce a reeler-like phenotype in mice". Nature 389 (6652): 730–3. doi:10.1038/39601. {{PMID|9338784}}.</ref><ref name="cingulate.ibms.sinica.edu.tw">http://www.cingulate.ibms.sinica.edu.tw - GABA in autism</ref><ref name="cingulate.ibms.sinica.edu.tw" /><ref>http://books.google.nl/books?id=CG0t08bK9SYC&pg=PA3&lpg=PA3&dq=mouse+reelin+%22double+knockout%22+cortical+layer&source=bl&ots=AUjpLikV5w&sig=8BN8pMW86yt3BCtQ_1p6Iyq0Ic8&hl=nl&sa=X&ei=Hq4eT8faGMWi-ga45_kt&ved=0CFEQ6AEwAw#v=onepage&q=double%20knockout&f=false</ref> | ||
Reeline is een [[ligand]] die hoofdzakelijk bindt aan VLDLR en ApoER2.<ref>{{en}}http://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(00)80860-0</ref> ApoER2 (Apolipoprotein E Receptor 2) is een molecuul dat zich aan het oppervlak van cellen bevindt en | Reeline is een [[ligand]] die hoofdzakelijk bindt aan VLDLR en ApoER2.<ref>{{en}}http://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(00)80860-0</ref> ApoER2 (Apolipoprotein E Receptor 2) is een molecuul dat zich aan het oppervlak van cellen bevindt en na binding met reeline [[signaaltransductie]] tot gevolg heeft in de cellen.<ref>{{en}}Andersen, Olav M; Benhayon David, Curran Tom, Willnow Thomas E (Aug. 2003). "Differential binding of ligands to the apolipoprotein E receptor 2". Biochemistry (United States) 42 (31): 9355-64. doi:10.1021/bi034475p. ISSN 0006-2960. {{PMID|12899622}}.</ref> Dankzij deze bindingen worden clusters gevormd, die op hun beurt vermoedelijk een cruciale rol spelen bij het verloop van de [[signaaltransductie]]. De intracellulaire adaptor [[DAB1]] kan hierdoor op zijn beurt gaan dimeriseren of oligomeriseren. Aangetoond is dat soortgelijke clusters zelfs bij afwezigheid van reeline een dergelijke signaalketen kunnen activeren.<ref>{{en}}Strasser V, Fasching D, Hauser C, et al. (februari 2004). "Receptor clustering is involved in Reelin signaling". Molecular and cellular biology 24 (3): 1378–86. doi:10.1128/MCB.24.3.1378-1386.2004. {{PMID|14729980}}. PMC 321426. http://mcb.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=14729980.</ref> | ||
De twee hoofdreceptoren van reeline lijken in de neuronale migratie niet helemaal dezelfde rol te spelen. Zo lijkt VLDLR hoofdzakelijk het stopsignaal voor de migratie door te geven, terwijl ApoER2 verantwoordelijk is voor de migratie van neocorticale zenuwcellen.<ref>{{en}}Hack I, Hellwig S, Junghans D, Brunne B, Bock HH, Zhao S, Frotscher M (2007). "Divergent roles of ApoER2 and Vldlr in the migration of cortical neurons". Development 134 (21): 3883–91. doi:10.1242/dev.005447. {{PMID|17913789}}.</ref> | De twee hoofdreceptoren van reeline lijken in de neuronale migratie niet helemaal dezelfde rol te spelen. Zo lijkt VLDLR hoofdzakelijk het stopsignaal voor de migratie door te geven, terwijl ApoER2 verantwoordelijk is voor het stimuleren van de migratie van neocorticale zenuwcellen.<ref>{{en}}Hack I, Hellwig S, Junghans D, Brunne B, Bock HH, Zhao S, Frotscher M (2007). "Divergent roles of ApoER2 and Vldlr in the migration of cortical neurons". Development 134 (21): 3883–91. doi:10.1242/dev.005447. {{PMID|17913789}}.</ref> | ||
Interactie van het gen van ApoER2 met [[NMDA-receptor]]en vormt de basis voor vergroting van de [[langetermijnpotentiëring]] dankzij reeline. Deze interactie treedt op wanneer ApoER2 een intracellulair domein bevat dat wordt gecodeerd door het exon 19 en het gen alternatief wordt gesplitst.<ref>{{en}}Beffert U, Weeber EJ, Durudas A, et al. (augustus 2005). "Modulation of synaptic plasticity and memory by Reelin involves differential splicing of the lipoprotein receptor Apoer2" (PDF). Neuron 47 (4): 567–79. doi:10.1016/j.neuron.2005.07.007. {{PMID|16102539}}. http://jax.herzlab.org/Course2006/presentations/Beffert2005.pdf.</ref> | Interactie van het gen van ApoER2 met [[NMDA-receptor]]en vormt de basis voor vergroting van de [[langetermijnpotentiëring]] (LTP) dankzij reeline. Deze interactie treedt op wanneer ApoER2 een intracellulair domein bevat dat wordt gecodeerd door het exon 19 en het gen alternatief wordt gesplitst.<ref>{{en}}Beffert U, Weeber EJ, Durudas A, et al. (augustus 2005). "Modulation of synaptic plasticity and memory by Reelin involves differential splicing of the lipoprotein receptor Apoer2" (PDF). Neuron 47 (4): 567–79. doi:10.1016/j.neuron.2005.07.007. {{PMID|16102539}}. http://jax.herzlab.org/Course2006/presentations/Beffert2005.pdf.</ref> | ||
Volgens een studie zorgt de radiale glia voor expressie van dezelfde hoeveelheden ApoER2 als de zenuwcellen, maar is dit tienmaal minder voor VLDLR.<ref name="Hartfuss E 2003" /> Volgens een andere studie spelen de op de neuroglia aanwezige bèta-1-integrine-receptoren (CD29) een zeer belangrijke rol bij de vorming van de afzonderlijke cellagen in de hersenschors en een minder belangrijke rol bij de migratie van neuroblasten.<ref>{{en}}Belvindrah R, Graus-Porta D, Goebbels S, Nave KA, Müller U (december 2007). "Beta1 integrins in radial glia but not in migrating neurons are essential for the formation of cell layers in the cerebral cortex". J. Neurosci. 27 (50): 13854–65. doi:10.1523/JNEUROSCI.4494-07.2007. {{PMID|18077697}}.</ref> | Volgens een studie zorgt de radiale glia voor expressie van dezelfde hoeveelheden ApoER2 als de zenuwcellen, maar is dit tienmaal minder voor VLDLR.<ref name="Hartfuss E 2003" /> Volgens een andere studie spelen de op de neuroglia aanwezige bèta-1-integrine-receptoren (CD29) een zeer belangrijke rol bij de vorming van de afzonderlijke cellagen in de hersenschors en een minder belangrijke rol bij de migratie van neuroblasten.<ref>{{en}}Belvindrah R, Graus-Porta D, Goebbels S, Nave KA, Müller U (december 2007). "Beta1 integrins in radial glia but not in migrating neurons are essential for the formation of cell layers in the cerebral cortex". J. Neurosci. 27 (50): 13854–65. doi:10.1523/JNEUROSCI.4494-07.2007. {{PMID|18077697}}.</ref> | ||
=== Fosforylering van DAB1 === | === Fosforylering van DAB1 === | ||
Bewezen is dat reelinemoleculen een complex geheel van eiwitten vormen, het zogeheten [[ | Bewezen is dat reelinemoleculen een complex geheel van eiwitten vormen, het zogeheten [[Zwavelbrug|disulfide gebonden]] [[Dimeer|homodimeer]]. Wanneer deze homodimeer niet wordt gevormd, is een goede tyrosinefosforylering van DAB1 welke nodig is voor transductie van het reelinesignaal [[in vitro]] gedoemd te mislukken.<ref>{{en}}Utsunomiya-Tate N, Kubo K, Tate S, et al. (augustus 2000). "Reelin molecules assemble together to form a large protein complex, which is inhibited by the function-blocking CR-50 antibody". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (17): 9729–34. doi:10.1073/pnas.160272497. {{PMID|10920200}}.</ref><ref>Kubo K, Mikoshiba K, Nakajima K (augustus 2002). "Secreted Reelin molecules form homodimers". Neurosci. Res. 43 (4): 381–8. doi:10.1016/S0168-0102(02)00068-8. {{PMID|12135781}}.</ref> | ||
De intracellulaire adaptor DAB1 gaat met VLDLR en ApoER2 een verbinding volgens het [[NPxY]]-motief aan. DAB1 speelt daarnaast een rol bij de transmissie van reelinesignalen via deze lipoproteïnereceptoren. Vervolgens vindt [[fosforylering]] door de [[tyrosinekinase]]n [[Src (gen)|Src]] en [[FYN]] plaats, wat het [[actine]][[cytoskelet]] vermoedelijk stimuleert om van vorm te veranderen.<ref>{{en}}Howell BW, Gertler FB, Cooper JA (januari 1997). "Mouse disabled (mDab1): a Src binding protein implicated in neuronal development". Embo J. 16 (1): 121–32. doi:10.1093/emboj/16.1.121. {{PMID|9009273}}. | De intracellulaire adaptor DAB1 gaat met VLDLR en ApoER2 een verbinding volgens het [[NPxY]]-motief aan. DAB1 speelt daarnaast een rol bij de transmissie van reelinesignalen via deze lipoproteïnereceptoren. Vervolgens vindt [[fosforylering]] door de [[tyrosinekinase]]n [[Src (gen)|Src]] en [[FYN]] plaats, wat het [[actine]][[cytoskelet]] vermoedelijk stimuleert om van vorm te veranderen.<ref>{{en}}Howell BW, Gertler FB, Cooper JA (januari 1997). "Mouse disabled (mDab1): a Src binding protein implicated in neuronal development". Embo J. 16 (1): 121–32. doi:10.1093/emboj/16.1.121. {{PMID|9009273}}. | ||
Regel 206: | Regel 199: | ||
==== Risicogenen ==== | ==== Risicogenen ==== | ||
Ook de interactie van reeline met bepaalde [[risicogen]]en speelt mogelijk een rol bij schizofrenie en andere psychische aandoeningen. Een voorbeeld is de neuronale [[transcriptiefactor]] [[NPAS3]], waarvan de verstoring mogelijk de basis vormt voor schizofrenie en achterstanden in het leerproces.<ref>Kamnasaran D, Muir WJ, Ferguson-Smith MA, Cox DW (mei 2003). "Disruption of the neuronal PAS3 gene in a family affected with schizophrenia". J. Med. Genet. 40 (5): 325–32. doi:10.1136/jmg.40.5.325. {{PMID|12746393}}.</ref> Knockout-muizen die dit of het gelijksoortige eiwit [[NPAS1]] missen hebben daarnaast aanzienlijk minder reeline | Ook de interactie van reeline met bepaalde [[risicogen]]en speelt mogelijk een rol bij schizofrenie en andere psychische aandoeningen. Een voorbeeld is de neuronale [[transcriptiefactor]] [[NPAS3]], waarvan de verstoring mogelijk de basis vormt voor schizofrenie en achterstanden in het leerproces.<ref>Kamnasaran D, Muir WJ, Ferguson-Smith MA, Cox DW (mei 2003). "Disruption of the neuronal PAS3 gene in a family affected with schizophrenia". J. Med. Genet. 40 (5): 325–32. doi:10.1136/jmg.40.5.325. {{PMID|12746393}}.</ref> Knockout-muizen die dit of het gelijksoortige eiwit [[NPAS1]] missen hebben daarnaast aanzienlijk minder reeline.<ref>{{en}}Erbel-Sieler C, Dudley C, Zhou Y, et al. (september 2004). "Behavioral and regulatory abnormalities in mice deficient in the NPAS1 and NPAS3 transcription factors". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 101 (37): 13648–53. doi:10.1073/pnas.0405310101. {{PMID|15347806}}.</ref> Een ander voorbeeld is het met schizofrenie verband houdende gen [[methylenetetrahydrofolate reductase]]. Muizen (en vermoedelijk mensen) met een tekort aan dit gen hebben een verminderde hoeveelheid reeline in het cerebellum.<ref>Chen Z, Schwahn BC, Wu Q, He X, Rozen R (augustus 2005). "Postnatal cerebellar defects in mice deficient in methylenetetrahydrofolate reductase". Int. J. Dev. Neurosci. 23 (5): 465–74. doi:10.1016/j.ijdevneu.2005.05.007. {{PMID|15979267}}.</ref> | ||
In ditzelfde verband moet worden opgemerkt dat de gencodering voor de subeenheid [[NR2B]], die als een van de meest risicovolle [[kandidaatgen]]en geldt, mogelijk beïnvloed wordt door reeline.<ref name="Groc L 2007" /><ref>{{en}}Gene Overview of All Published Schizophrenia-Association Studies for GRIN2B - Schizophrenia Gene Database.</ref> Een ander gemeenschappelijk kenmerk van NR2B en RELN is dat ze beide kunnen worden gereguleerd door de transcriptiefactor [[TBR1]].<ref>{{en}}Wang GS, Hong CJ, Yen TY, Huang HY, Ou Y, Huang TN, Jung WG, Kuo TY, Sheng M, Wang TF, Hsueh YP (april 2004). "Transcriptional modification by a CASK-interacting nucleosome assembly protein". Neuron 42 (1): 113–28. {{PMID|15066269}}. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0896627304001394.</ref> | In ditzelfde verband moet worden opgemerkt dat de gencodering voor de subeenheid [[NR2B]], die als een van de meest risicovolle [[kandidaatgen]]en geldt, mogelijk beïnvloed wordt door reeline.<ref name="Groc L 2007" /><ref>{{en}}Gene Overview of All Published Schizophrenia-Association Studies for GRIN2B - Schizophrenia Gene Database.</ref> Een ander gemeenschappelijk kenmerk van NR2B en RELN is dat ze beide kunnen worden gereguleerd door de transcriptiefactor [[TBR1]].<ref>{{en}}Wang GS, Hong CJ, Yen TY, Huang HY, Ou Y, Huang TN, Jung WG, Kuo TY, Sheng M, Wang TF, Hsueh YP (april 2004). "Transcriptional modification by a CASK-interacting nucleosome assembly protein". Neuron 42 (1): 113–28. {{PMID|15066269}}. http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0896627304001394.</ref> |
Versie van 20 apr 2024 18:20
Reeline | ||
Kristallografische structuur van reeline. | ||
Identificatoren | ||
Symbol(en) | RELN RL | |
Entrez | 5649 | |
OMIM | 600514 | |
RefSeq | NM_005045 | |
UniProt | P78509 | |
PDB | 2ddu | |
Andere data | ||
Locus | Chr. 7 q22 |
Reeline is een glycoproteïne in de extracellulaire matrix die in het centrale zenuwstelsel van zoogdieren betrokken is bij de differentiatie van cellen en de migratie van neuronen, doordat het de interactie tussen cellen aanstuurt. Omdat dit eiwit ook nauw betrokken is bij de ontwikkeling van het zenuwstelsel, wordt het onder meer in verband gebracht met psychische aandoeningen, zoals schizofrenie, autisme en de ziekte van Alzheimer.
Reeline wordt voornamelijk in de hersenen aangetroffen. Onderzoek heeft uitgewezen dat ook andere delen van het lichaam, zoals de lever, de ruggengraat en het bloed dit eiwit aanmaken.[1]
De naam van het eiwit is een afleiding van het Engelse werkwoord to reel. Muizen met een tekort aan reeline vertonen abnormaal waggelend/wankelend loopgedrag.
Structuur
Reeline is een eiwit dat bestaat uit een keten van 3461 aminozuren met een moleculaire massa van 388 kDa. Deze keten in zijn primaire structuur bestaat uit twaalf blokken aminozuren. Het eerste blok is een signaalpeptide, in het schema hiernaast weergegeven met "S". Het volgende blok (in het schema hiernaast in paars met "SP" weergegeven) is vergelijkbaar met spondin 1-proteïne, een eiwit dat is betrokken bij het leiden van axons. De structuur van het derde blok, hiernaast aangegeven in rood, met "H", is kenmerkend voor reeline.
Het grootste stuk bestaat uit een herhaling van 8 ketens, de zogeheten reelin repeats ("reelineherhalingen", hier in geel aangegeven). In hun midden hebben deze herhaalde ketens een klein peptidehormoon (aangegeven met een blauwe lijn), waardoor elke herhaalde keten in twee subketens (A en B) uiteenvalt. Ondanks deze onderbreking maken de subdomeinen rechtstreeks contact met elkaar, waardoor ze als geheel een compacte structuur vormen.[2]
Het laatste gedeelte omvat een zeer kort en basisch C-terminaal gebied (CTR, in het schema weergegeven als "+"). Bij bijna alle onderzochte gewervelde dieren (behalve vissen) kwam alleen dit laatste deel van de aminozuurketen (het CTR-gebied) voor 100% overeen, waarmee dit dus het meest conservatieve deel van reeline lijkt.
De aanmaak van reeline wordt geregeld door het RELN-gen, dat zich bij mensen bevindt op chromosoom 7 op de locus 7q22.[3] Bij muizen bestaat het RELN-gen uit 65 exonen die gezamenlijk uit ongeveer 450.000 basenparen bestaan.[4]
Ontdekking
Experimenten met muizen
De ontwikkeling van het centrale zenuwstelsel op moleculair niveau wordt bestudeerd aan de hand van mutaties bij muizen. In 1951 ontdekte Douglas Scott Falconer dat een groep muizen die werd gehouden door Charlotte Auerbach een abnormaal wankelige manier van lopen vertoonde. Dit bleek het gevolg van een verstoorde ontwikkeling van hun centrale zenuwstelsel.[5] Deze zogeheten reelermuis vertoonde de afwijking als gevolg van een mutatie van het RELN-gen, terwijl de afwijking tevens homozygoot bleek.
Muizen met een heterozygote mutatie van het RELN-gen vertonen weinig neuroanatomische afwijkingen ten opzichte van muizen met een homozygote mutatie van dit gen. Om die reden kunnen ze interessant zijn als model bij het onderzoek naar psychosen; bij post-mortemonderzoek van psychotische exemplaren bleek in de hersenen sprake van een downregulatie van het gen van 50%.[6] (uitzoeken, omdat heterozygote muizen betreft die de helft van het aantal genen heeft vergeleken met een homozygoot, dus die 50% zou geen verrassing zijn.)
Nieuw histopathologisch onderzoek in de jaren 60 wees uit dat de kleine hersenen bij dit soort muizen veel kleiner waren dan gewoonlijk, terwijl bovendien op verschillende plekken in het brein de laminaire organisatie anders was. In de jaren 70 werd ook ontdekt dat in een deel van de neocortex van deze muizen de rangschikking van de diverse celtypen en weefsels anders was dan gewoonlijk; in grote lijnen was de volgorde van cellagen omgekeerd, terwijl anderzijds de celdifferentiatie normaal leek te verlopen. Op grond hiervan verschoof de aandacht naar de specifieke fysieke eigenschappen van de zogeheten reeler-mutant.[7]
Identificatie van het reeline-gen
Reeline werd in 1995 ontdekt in twee muizenstammen, waarvan een spontaan ontstaan was en de ander transgeen was verkregen. De spontane reeler-mutant was al langer bekend en bewoog zich zoals al bekend met de wankelende gang. Dankzij de transgene muizen kon het gen gekloond worden en men vond een grote deletie die verklaarde waarom er geen transcriptie van het gen plaatsvond. De reeler mutant is daarna ook ontdekt in verschillende rattenstammen en uiteindelijk is het reeline-gen ook in de mens ontdekt en gekloond. [8]
De volgende stap was het leggen van allerlei verbanden tussen de afwezigheid van transcriptie van reeline en allerlei complexe aandoeningen, zoals autisme en de ziekte van Alzheimer. In de eerste jaren van de 21e eeuw werd er steeds meer bekend over de structuur en functie van het eiwit.
{{twijfel-gedeelte|zie [[Overleg:Reeline#Verwijderen_van_bovenstaande_hoofdstukken|Overlegpagina van dit artikel]]|2011|06|30}}
Expressie
zie ook Genexpressie |
Reeline is bijzonder belangrijk gedurende de prenatale ontwikkeling van het zenuwstelsel en de expressie ervan is het grootst gedurende de embryonale fase.
Cajal-Retziuscellen scheiden reeline af in combinatie met het eiwitproduct van het zogeheten HAR1(Human accelerated regions)-gen, dat bij de mens een zeer sterke evolutionaire verandering heeft doorlopen ten opzichte van de chimpansee. Dit gen wordt bij menselijke embryo's van tussen de 7e en de 19e week zwangerschap afgeschreven in de zich ontwikkelende neocortex. Reeline en HAR1 samen dragen bij aan de vorming van de typisch zes-lagige structuur van de neocortex.[11]
Belangrijke expressiegebieden
Bij de ontwikkeling van de kleine hersenen wordt reeline het eerst aangetroffen in de uitwendige granulaire laag en in delen van het tectum, de hypothalamus en de ruggengraat. Vervolgens vindt migratie naar de inwendige lagen plaats. Bij onderzoek van embryo's en pasgeborenen werden de cellen waarin reeline-expressie plaatsvindt voor en kort na de geboorte vooral aangetroffen in de marginale zone van de hersenschors en de tijdelijk aanwezige subpiale granulaire laag (SGL). Na 11 weken zwangerschap bleek in de marginale zone een laag reeline-positieve mono- of bipolaire horizontale Cajal-Retziuscellen aanwezig. Na de 14e week vormde zich in de SGL een tweede laag reelinepositieve cellen.[12] Het eiwit wordt in de prenatale fase afgescheiden door de in de cortex en de hippocampus aanwezige Cajal-, Retzius- en Cajal-Retziuscellen.<ref name="springer.com" />
Bij gewervelde dieren werd in de telencephalon reeline aangetroffen. Het expressiepatroon blijkt te variëren bij verschillende diersoorten; bij zebravissen bijvoorbeeld – die geen Cajal-Retziuscellen hebben – werd het eiwit door zenuwcellen in het hele dorsale gedeelte van het pallium geëxprimeerd.[13] Ook in de hersenschors van schubreptielen bleek de verdeling van de gebieden met reeline-expressie anders.[14] In de cortex en hippocampus van volwassen ratten vindt de expressie hoofdzakelijk plaats in zenuwcellen, waar synthese van gamma-aminoboterzuur (GABA) plaatsvindt en door de weinige overgebleven Cajal-Retziuscellen.[15]
Behalve in de hersenen wordt reeline ook aangetroffen in het bloed (met name bij volwassen organismen), de lever, een deel van de pars intermedia in de hypofyse en de bijnieren. De concentratie ervan in de lever is verhoogd bij een leverbeschadiging en keert na genezing terug op normaal niveau. Ook in de ogen wordt reeline afgescheiden, in het netvlies en het hoornvlies. Uit proeven met muizen blijkt dat de meeste expressie ervan plaatsvindt tijdens de ontwikkeling van het netvlies; net als in de lever neemt de expressie ook hier toe na verwondingen. Ten slotte wordt het eiwit ook nog afgescheiden door de odontoblasten aan de randen van het tandpulpa; zowel gedurende het hele proces van tandontwikkeling als in volwassen tanden wordt op deze plekken reeline aangetroffen.<ref name="springer.com" />
Verder blijkt reeline niet aanwezig te zijn in de synaptische blaasjes, maar door middel van exocytose te worden uitgescheiden door de blaasjes van het golgi-apparaat. De snelheid waarmee het eiwit vrijkomt is niet afhankelijk van depolarisatie, maar wordt uitsluitend bepaald door de snelheid waarmee de synthese plaatsvindt. Iets soortgelijks gaat op voor de expressie van andere eiwitten in de extracellulaire matrix.
Andere factoren die de expressie beïnvloeden
De expressie van reeline hangt niet alleen af van Cajal-Retziuscellen. Het eiwit CINAP vormt, dankzij zijn interactie met CASK, een complex met de transcriptiefactor TBR-1. Dit complex stuurt op zijn beurt de expressie aan van genen die door TBR-1 en CASK worden gecontroleerd, waaronder het RELN-gen.[16] Een post-mortem studie wees verder uit dat in de neocortex van personen die de puberteit al hadden doorlopen de methylering van het RELN-gen veel hoger was dan bij personen die nog niet in de puberteit waren.
De transcriptiefactor TBR 1 reguleert het eiwit samen met enkele andere genen die T-elementen bevatten.[17] Bij jonge ratten bleek de moederlijke zorg van invloed te zijn op de dendritische structuur en functie van laag 2/3 van piramideneuronen van de somatosensibele schors en op het transcriptoom in de hippocampus, en bijgevolg ook op de expressie van allerlei genen in deze gebieden, waaronder het reelinegen. Het feit dat dit effect zowel kan worden gestimuleerd als afgeremd, wijst erop dat het ook nog omkeerbaar is nadat de ratten eenmaal volwassen zijn geworden.[18][19]
Volgens nog meer onderzoek neemt als gevolg van herhaaldelijke blootstelling aan corticosteron het aantal reelinepositieve cellen en daarmee de expressie van reeline in de hippocampus van ratten af.[20]
Mechanisme
Receptoren
In 1998 werden de twee receptoren van reeline ontdekt: de lipoproteïne-receptoren ApoER2 en VLDLR. Ook toen werd het eerste verband gelegd tussen deze receptoren en het ontstaan van de ziekte van Alzheimer. Nader onderzoek wees uit dat de hersenschorslagen van zogeheten double knockout-muizen - die zowel ApoEr2 als VLDLR misten - dezelfde gebreken vertoonden als die welke bij reelermuizen werden aangetroffen. Zo werd duidelijk dat deze receptoren een belangrijke rol spelen bij de transductie van het reelinesignaal.
Vervolgens bleek ook het fenotype van muizen waarbij het gen Dab1 (Disabled-1) was verstoord (yotari en scrambler) veel overeenkomst te vertonen met dat van reelermuizen.[22][23][23][24]
Reeline is een ligand die hoofdzakelijk bindt aan VLDLR en ApoER2.[25] ApoER2 (Apolipoprotein E Receptor 2) is een molecuul dat zich aan het oppervlak van cellen bevindt en na binding met reeline signaaltransductie tot gevolg heeft in de cellen.[26] Dankzij deze bindingen worden clusters gevormd, die op hun beurt vermoedelijk een cruciale rol spelen bij het verloop van de signaaltransductie. De intracellulaire adaptor DAB1 kan hierdoor op zijn beurt gaan dimeriseren of oligomeriseren. Aangetoond is dat soortgelijke clusters zelfs bij afwezigheid van reeline een dergelijke signaalketen kunnen activeren.[27]
De twee hoofdreceptoren van reeline lijken in de neuronale migratie niet helemaal dezelfde rol te spelen. Zo lijkt VLDLR hoofdzakelijk het stopsignaal voor de migratie door te geven, terwijl ApoER2 verantwoordelijk is voor het stimuleren van de migratie van neocorticale zenuwcellen.[28]
Interactie van het gen van ApoER2 met NMDA-receptoren vormt de basis voor vergroting van de langetermijnpotentiëring (LTP) dankzij reeline. Deze interactie treedt op wanneer ApoER2 een intracellulair domein bevat dat wordt gecodeerd door het exon 19 en het gen alternatief wordt gesplitst.[29]
Volgens een studie zorgt de radiale glia voor expressie van dezelfde hoeveelheden ApoER2 als de zenuwcellen, maar is dit tienmaal minder voor VLDLR.[30] Volgens een andere studie spelen de op de neuroglia aanwezige bèta-1-integrine-receptoren (CD29) een zeer belangrijke rol bij de vorming van de afzonderlijke cellagen in de hersenschors en een minder belangrijke rol bij de migratie van neuroblasten.[31]
Fosforylering van DAB1
Bewezen is dat reelinemoleculen een complex geheel van eiwitten vormen, het zogeheten disulfide gebonden homodimeer. Wanneer deze homodimeer niet wordt gevormd, is een goede tyrosinefosforylering van DAB1 welke nodig is voor transductie van het reelinesignaal in vitro gedoemd te mislukken.[32][33]
De intracellulaire adaptor DAB1 gaat met VLDLR en ApoER2 een verbinding volgens het NPxY-motief aan. DAB1 speelt daarnaast een rol bij de transmissie van reelinesignalen via deze lipoproteïnereceptoren. Vervolgens vindt fosforylering door de tyrosinekinasen Src en FYN plaats, wat het actinecytoskelet vermoedelijk stimuleert om van vorm te veranderen.[34][35] Het aandeel integrinereceptoren aan het oppervlak van cellen verandert hierdoor, wat op zijn beurt weer de celadhesie beïnvloedt.
Het binden van reeline aan de lipoproteïnereceptoren VLDLR en ApoER2 heeft fosforylering van DAB1 tot gevolg.[36] Deze fosforylering van DAB1 vindt plaats op bepaalde tyrosineresidu's en Cullin 5, dat zich bindt aan SOCS en vervolgens aan gefosforyleerd DAB1. De afbreking van DAB1 die hiervan het gevolg is zou een bron kunnen zijn voor de tegenkoppeling die in het algemeen van groot belang lijkt voor een goed verloop van de corticale laminatie, waarbij de migratie van zenuwcellen in banen wordt geleid. Ablatie van Cul5 in migrerende zenuwcellen zou een opeenhoping van actief DAB1 en daarmee een verstoring van de corticale laminatie tot gevolg hebben.[37] Ook zou dit de verhoogde hoeveelheid DAB1 in combinatie met een tekort aan reeline kunnen verklaren.[38]
Demethylering
Volgens een studie bij ratten neemt als gevolg van demethylering van het RELN-gen de expressie van reeline in de hippocampus sterk toe wanneer er iets in het geheugen moet worden opgeslagen, bijvoorbeeld bij angst.[39]
Splitsing
Reeline kan op twee plekken worden gesplitst: na het tweede en het zesde domein, tussen de herhalingen 2/3 en 6/7. Hierdoor ontstaan 3 fragmenten. Deze splitsing leidt echter niet tot een verminderde eiwitactiviteit, omdat de delen die ontstaan uit de centrale fragmenten (de herhaalde aminozuurreeksen 3-6) zich binden aan de lipoproteïnereceptoren, waar ze fosforylering van het DAB1-gen in de zich ontwikkelende zenuwcellen op gang brengen en zo de rol van reeline in de zich ontwikkelende hersenschors imiteren.[40]
Andere interacties
Van het enzym cycline-afhankelijke kinase 5, een belangrijke regelaar van de migratie en positionering van zenuwcellen, is bekend dat het verantwoordelijk is voor fosforylering van DAB1 en andere doelwitten van reelinesignalering zoals het tau-eiwit.[41][42] Dit eiwit wordt mogelijk geactiveerd dankzij door reeline veroorzaakte deactivatie van GSK3B en NUDEL in verbinding met het gen PAFAH1B1.[43][44]
Anderzijds kan reeline, doordat het een serineprotease is, bepaalde peptideverbindingen verbreken waardoor andere eiwitten bijeen worden gehouden. Hierdoor kunnen met name het verloop van de neuronale migratie en de adhesie van cellen aan fibronectine negatief worden beïnvloed.[45]
Het eiwit PAFAH1B1, dat een belangrijke rol speelt bij lissencefalie, vertoont daarnaast interactie met (dat wil zeggen, bindt zich aan) het intracellulaire segment van de receptor VLDLR. Het "communiceert" hierdoor ook met reeline, doordat het reageert op het geactiveerde reeline-reactiepad.[46]
Aangetoond is dat het integrine alfa 3 bèta 1 zich tijdens de vorming van de hersenschors bindt aan de N-terminus van reeline, een gebied dat wordt onderscheiden van het deel dat een binding met de receptoren VLDLR en ApoER2 aangaat, waardoor de neuronale migratie wordt geremd.[47] Eerder werd gedacht dat reeline zich bond aan de cadherine-gebonden neuronale receptor CNR1, maar dit werd weerlegd door een studie uit 2004 die tevens de rol van het centrale fragment onderzocht.[36][48] De reelinereceptoren zijn zowel op zenuwcellen als op de gliacellen aanwezig.
Functies
De precieze functie van reeline wordt vooral bepaald door het tijdstip waarop de expressie ervan plaatsheeft en de plaats in het lichaam waar het een rol speelt. De manier waarop het centrale of volledige deel van reeline door embryonale zenuwcellen wordt verwerkt is mogelijk in hoge mate bepalend voor een goed verloop van de signalering en de corticogenese.[49]
Signalering
Onderzoek heeft aangetoond dat reeline de Notch1-signaleringscascade op een bepaalde manier activeert door de expressie van FABP7 op gang te brengen. Ook lijkt het de vorming van het radiaire gliale fenotype in progenitorcellen te stimuleren.[50]
Volgens ander onderzoek is een goed verloop van de corticogenese afhankelijk van de manier waarop reeline in de embryonale fase door de zenuwcellen wordt verwerkt.[51] Vermoed wordt namelijk dat deze zenuwcellen bepaalde - tot nu toe ongeïdentificeerde - metalloproteinasen afscheiden, die een deel van het eiwit "bevrijden". Ook andere nog onbekende proteolytische mechanismen spelen in dit proces mogelijk een rol.[52] De grootste delen reeline blijven vermoedelijk plakken aan vezels van de hogergelegen extracellulaire matrix en centrale fragmenten, aangezien deze nadat de reeline eenmaal is afgebroken kunnen doordringen tot de lagere gedeelten.[51] Wanneer de neuroblasten eenmaal op het hoogste niveau zijn aangekomen, stoppen ze mogelijk met migreren. Dit is het gevolg van de verhoogde gecombineerde expressie van alle soorten reeline of van het typische gedrag van de grootste reeline-moleculen en bijbehorende homodimeren.<ref name="springer.com" />
Als leden van de superfamilie van lipoproteïnereceptoren hebben zowel VLDLR als ApoER2 een insluitingsgebied (structureel motief) met de naam NPxY. Na de binding aan de receptoren wordt de reeline ingesloten door middel van endocytose. Volgens een studie wordt het N-terminale fragment van reeline hierna opnieuw afgescheiden,[53] terwijl dit fragment volgens een andere studie helpt bij het na de geboorte voorkomen van vergroeiing van de apicale dendrieten van de piramidale neuronen van de corticale lagen I en II.[54] Volgens nog meer onderzoek leidt reelinesignalering tot fosforylering van het met actine interagerende eiwit CFL1, wat het actinecytoskelet stabiliseert en de migratie van neuroblasten afremt.[55][56]
Ontwikkeling en herstel van organen en weefsels
Reeline wordt afgescheiden door een aantal weefsels en organen in het zich ontwikkelende organisme, en de expressie neemt sterk af nadat het orgaan volledig is gevormd. De exacte rol van reeline in de zich nog ontwikkelende organen en weefsels is nog grotendeels onbekend, omdat in de betreffende organen van de proefmuizen geen grote afwijkingen zijn gevonden.
Bij muizen bleek de expressie van reeline tijdelijk hoger bij verwondingen aan de lever, in cellen in de beschadigde gebieden. Nadat de verwondingen waren genezen keerde de expressie terug op het normale niveau.[57] Het blijf echter onduidelijk of en in hoeverre reeline-expressie betrokken is bij het herstelproces; bij een andere studie herstelden muizen zonder dit eiwit eveneens volledig.[57][58]
Zenuwstelsels
De rol die reeline speelt bij de groei en ontwikkeling van het centraal zenuwstelsel is belangrijker en hier is ook meer over bekend. Gedurende de embryonale fase speelt reeline een belangrijke rol bij de vorming hiervan, doordat het in hoge mate bijdraagt aan het aansturen van de neuronale migratie. Reeline stimuleert daarnaast de ontwikkeling van bepaalde dendrieten[59][60] en blijft ook een belangrijke rol spelen nadat de hersenen eenmaal zijn volgroeid; zo regelt reeline in deze fase bijvoorbeeld de synaptische plasticiteit.<ref name="springer.com" />[61] Daarnaast regelt het de voortgezette migratie van nieuwe neuroblasten vanaf plekken waar tijdens de volwassenheid neurogenese plaatsvindt, zoals de subventriculaire zone en de subgranulaire zone.
Reeline stimuleert de differentiatie van progenitorcellen naar radiaire gliacellen en beïnvloedt de vezeloriëntatie hiervan. Hierdoor worden migrerende neuroblasten aangestuurd.[30] Dankzij deze oriëntatie worden onder meer de laagspecifieke verbindingen tussen de hippocampus en de entorinale schors door reeline geregeld.[62]
Ook in volwassen zenuwstelsels blijft reeline een belangrijke rol spelen in de twee meest actieve gebieden waar de neurogenese plaatsvindt: de subventriculaire zone en de gyrus dentatus. Bij sommige diersoorten migreren de neuroblasten eerst in ketens vanuit de subventriculaire zone als onderdeel van de rostrale migratoire stroom (RMS) naar de bulbus olfactorius, waar ze vervolgens door de reeline worden gedissocieerd om uiteindelijk als individuele cellen verder te gaan. De migratie van deze individuele cellen verandert daarbij van tangentieel in radiair, terwijl de cellen de radiaire gliavezels gebruiken als "gids".
Volgens onderzoek functioneren de receptoren ApoER2 en VLDLR en hun intracellulaire adapter DAB1 in de postnatale neuronale migratie onafhankelijk van reeline en onder invloed van het eiwit Tsp-1.[63][64]
In de volgroeide gyrus dentatus fungeert reeline als sturingsmechanisme voor nieuwe neuronen die vanuit de subgranulaire zone in de laag granulecellen belanden.[65] In de volwassen hersenen draagt het eiwit voornamelijk bij aan het reguleren van de hoeveelheid afgescheiden corticale piramidecellen, de vertakking van dendrieten en de langetermijnpotentiëring.[61]
Volgens tot nu toe onbewezen stellingen fungeert de reeline in het tandpulpa bovendien als een soort schakel tussen de odontoblasten en de zenuwuiteinden bij het doorgeven van pijnsignalen.[66]
Volgense enkele Franse wetenschappers draagt reeline bovendien bij aan de configuratie van NMDA-receptoren, doordat het eiwit de mobiliteit van receptoren die GRIN2B bevatten verhoogt.[67][68] Dit proces zou er op zijn beurt aan bijdragen dat de hersenen zich blijven ontwikkelen na de geboorte.[69]
Het lijkt erop dat activatie via reeline van de groei van dendrieten via kinasen van de Src-familie verloopt, en afhangt van de expressie van eiwitten die tot de CRK-familie behoren.[70] Dit is in overeenstemming met de interactie van Crk en CrkL met tyrosinegefosforyleerde DAB-1.[71]
Corticogenese
Ook bij de ontwikkeling van de hersenschors bij zoogdieren speelt reeline een zeer belangrijke rol, met name in de allereerste fase waarin de zogeheten "preplaat" wordt opgesplitst in een oppervlakkige marginale zone en een tijdelijke subplaat. Tussen deze twee lagen bewegen zich volgens het "inside out"-principe de neuronale lagen.[72]
Het migreren van pas gevormde zenuwcellen naar de bovenliggende lagen is kenmerkend voor de hersenen van zoogdieren, in de zich ontwikkelende hersenschors van reptielen migreren de zenuwcellen net in de omgekeerde richting.[73] Reeline blijkt een sturende rol te hebben in de tangentiële migratie van zowel de interneuronen naar de corticale plaat als die van de pioniersneuronen naar de marginale zone.[74] Een reelinetekort heeft bij zoogdieren dan ook tot gevolg dat ook de uiteindelijke volgorde van de hersenschorslagen min of meer wordt omgedraaid.
Over de precieze manier waarop reeline de tangentiële migratie en daarmee de uiteindelijke volgorde van de hersenschorslagen beïnvloedt bestaat echter nog geen overeenstemming. De oudste hypothese is dat het eiwit een stopsignaal afgeeft aan de migrerende cellen. Dit lijkt te worden bevestigd door het feit dat reeline dissociatie in gang kan zetten, waarbij de migrerende zenuwcellen van hun "leidende" gliacellen worden losgemaakt om als individuele cellen verder te gaan. Daarnaast speelt het eiwit een rol bij de handhaving van de compacte laag granulecellen in de hippocampus. Verder worden reelinerijke gebieden gemeden door migrerende neuroblasten, wat erop wijst dat reeline celafstotend werkt.[75][76]
Het feit dat de corticogenese bij sommige muizen normaal verloopt ondanks een verkeerde rangschikking van de reeline-exprimerende hersenschorslagen[77] en het gebrek aan bewijs dat reeline de groeikegels en sturende zenuwuiteinden beïnvloedt laat ook ruimte voor andere mogelijkheden. Zo zou reeline de cellen bijvoorbeeld extra gevoelig kunnen maken voor bepaalde grote hoeveelheden signaleringscascades, doordat het eiwit tijdens de postnatale neurogenese de migrerende voorlopers van de zenuwcellen beïnvloedt middels een signaal dat deze cellen van de gliacellen scheidt (zie ook transductie).[75][78] Daarnaast is het goed mogelijk dat reeline een belangrijke rol speelt bij op hun plaats terechtkomen van autonome zenuwcellen in de ruggengraat.[79] Volgens één studie beïnvloeden de plaats en mate van de reeline-expressie de beweging van sympathische preganglionaire neuronen.[80]
Rol in de evolutie
Zie Evolutie (biologie) voor het hoofdartikel over dit onderwerp. |
De vermeerderde expressie van het reelinegen en DAB1 in de marginale zone in combinatie met de interactie van reeline met DAB1 heeft vermoedelijk een zeer belangrijke rol gespeeld bij de ontwikkeling van de meerlagige hersenschors bij moderne zoogdieren, die bij amniota nog uit slechts één enkele laag bestond.[81] Nader onderzoek heeft uitgewezen dat de expressie van reeline sterk toeneemt bij complexere cortices. Doordat in de menselijke hersenen de Cajal-Retziuscellen een zeer uitgebreid netwerk van axonen vormen, is de expressie van reeline hier maximaal.[82] Dit is mogelijk het gevolg van de vorming van een aparte corticale laag die voor deze expressie verantwoordelijk is.[83]
Over het precieze verband tussen deze complexe gelaagdheid en signaalpathways bestaat nog geen overeenstemming.[78][84] Een andere mogelijkheid is de ontwikkeling in de prenatale fase van reelineproducerende cellen uit cellen die voorheen reelinenegatief waren.[12]
In 2007 werd bovendien ontdekt dat een bepaalde variant van het gen DAB1 alleen bij de Chinese bevolking voorkomt, een aanwijzing dat het reactiepad van reeline nog steeds muteert.[85][86]
Mogelijke rol bij aandoeningen
Lissencefalie
Mutaties van het reelinegen lijken ten grondslag te liggen aan een zeldzame vorm van lissencefalie met onderontwikkelde kleine hersenen, die bekendstaat als het Norman-Robertssyndroom.<ref name="springer.com" /> Mensen met dit syndroom hebben een ontwikkelingsachterstand, verminderde spierspanning, evenwichts- en coördinatiestoornissen en epileptische insulten. De exacte rol van reeline bij deze aandoening is nog onduidelijk.[87]
Schizofrenie
Volgens onderzoek is de concentratie s-adenosyl-methionine (SAM) in de prefrontale cortex van schizofreniepatiënten en patiënten met een bipolaire stoornis tweemaal zo hoog is als bij mensen zonder psychische afwijking het geval is. Dit gaat gepaard met een verhoogde expressie van het enzym DNA methyltransferase-1 DNA mRNA.[88]
Uit post-mortem onderzoek bleek, dat in de hersenen van schizofreniepatiënten een verminderde mate van expressie van reeline en het bijbehorende Messenger RNA plaatsvond. In sommige gebieden van de hersenen kan deze vermindering oplopen tot 50%, en gaat ze tevens gepaard met een verminderde expressie van het enzym GAD-67, dat een katalysator is voor de omzetting van glutaminezuur in gamma-aminoboterzuur. Volgens een studie veranderen bij schizofrenie de hoeveelheden reeline en isovormen in het bloed, wat een belangrijke oorzaak van stemmingsstoornissen zou kunnen zijn.<ref name="springer.com" />
Verhoogde DNMT1-expressie
Als mogelijke oorzaak van de verminderde hoeveelheden reeline-mRNA en reeline bij schizofrenie is epigenetische hypermethylering van de reelinegenpromotor genoemd.[89] Deze bevindingen komen overeen met observaties uit de jaren 60, waaruit bleek dat het toedienen van methionine bij schizofreniepatiënten in 60 tot 70 % van de gevallen leidde tot een ernstige verergering van de symptomen van deze aandoening.[90][91][92][93] Uit autopsie bleek tevens dat in de corticale laag V van schizofreniepatiënten zowel de hoeveelheid DNMT1 als de hoeveelheid reeline normaal zijn ten opzichte van gewone patiënten, terwijl in hun corticale laag I de hoeveelheid DNMT1 driemaal zo hoog was. Dit laatste leidt vermoedelijk tot een verminderde expressie van reeline bij schizofrenie.[94]
Een te hoge expressie van DNMT1 lijkt vooral plaats te vinden in de reeline-afscheidende GABA-ergische zenuwcellen en niet in hun glutamergische buren.[95] Methyleringremmers en remmers van histone deacetylase (zoals valproïnezuur) vergroten de hoeveelheid reeline-mRNA.[96][97][98]
Behandeling
Behandeling met L-methionine bij muizen leidde tot een downregulatie van de fenotypische expressie van reeline.[99] DNMT-1 remmers bij dieren lijken zowel de expressie van reeline als die van GAD67 te bevorderen.[100]
Ook DNMT-remmers en HDAC-remmers lijken de aanmaak van deze stoffen te bevorderen.[101]
Dit alles lijkt de epigenetische hypothese met betrekking tot de rol van reeline in schizofrenie te bevestigen.[102] Hier komt bij dat de Cajal-Retziuscellen van muizen die al voor hun geboorte met een influenza besmet raakten of waarvan het afweersysteem kunstmatig werd beïnvloed bij de geboorte veel minder reeline afscheiden dan gewoonlijk. De expressie van calretinine en NOS1 lag bij deze muizen daarentegen op normaal niveau. Bij schizofreniepatiënten die een prenatale infectie hebben opgelopen zijn soortgelijke verschijnselen vastgesteld.[103][104]
Anderzijds is de hypothese van hypermethylering van reeline door twee andere studies niet bevestigd.[105][106] Onderzoek bij dieren heeft verder uitgewezen dat ook psychofarmaca de expressie van reeline kunnen beïnvloeden.
Het chromosoomgebied 7q22 is de locatie van het reelinegen. Dit gebied wordt daarnaast verondersteld een rol te spelen bij schizofrenie.[107] Het gen zelf is met schizofrenie in verband gebracht in een uitgebreide studie, waarin bleek dat het polymorfisme rs7341475 het risico op schizofrenie wel bij vrouwen maar niet bij mannen verhoogde. Vrouwen met dit enkel-nucleotide polymorfisme lopen volgens deze studie 1,4x zoveel kans op schizofrenie.[108] Bij families waarin schizofrenie voorkomt zijn variaties in het RELN-allel in verband gebracht met het werkgeheugen.[107][109]
Dendritogenese
Ook de manier waarop reeline de dendritogenese positief beïnvloedt doordat het de hippocampale zenuwcellen stimuleert is onderzocht[59].[70] Een verminderde hoeveelheid reeline kan voor een verstoring in de ontwikkeling van dendrieten die mogelijk weer ten grondslag ligt aan schizofrenie zorgen. Bij schizofreniepatiënten is daarnaast een verminderde dichtheid van dendritische spines in verschillende corticale gebieden geconstateerd.[110][111] Op grond van dit en meer onderzoek is de mogelijkheid geopperd dat tekorten aan spine en neuropil in de neocortex van psychiatrische patiënten gedeeltelijk verband zouden kunnen houden met een gedownreguleerde expressie van zowel reeline als van mRNA.[112][113]
VLDL-receptoren
Een andere studie toont aan dat schizofreniepatiënten in de perifere lymfocyten een verminderde hoeveelheid VLDL-receptoren (VLDLR) hebben.[114] Na een half jaar durende behandeling met antipsychotica steeg de expressie.
Risicogenen
Ook de interactie van reeline met bepaalde risicogenen speelt mogelijk een rol bij schizofrenie en andere psychische aandoeningen. Een voorbeeld is de neuronale transcriptiefactor NPAS3, waarvan de verstoring mogelijk de basis vormt voor schizofrenie en achterstanden in het leerproces.[115] Knockout-muizen die dit of het gelijksoortige eiwit NPAS1 missen hebben daarnaast aanzienlijk minder reeline.[116] Een ander voorbeeld is het met schizofrenie verband houdende gen methylenetetrahydrofolate reductase. Muizen (en vermoedelijk mensen) met een tekort aan dit gen hebben een verminderde hoeveelheid reeline in het cerebellum.[117]
In ditzelfde verband moet worden opgemerkt dat de gencodering voor de subeenheid NR2B, die als een van de meest risicovolle kandidaatgenen geldt, mogelijk beïnvloed wordt door reeline.[68][118] Een ander gemeenschappelijk kenmerk van NR2B en RELN is dat ze beide kunnen worden gereguleerd door de transcriptiefactor TBR1.[119]
Haploinsufficiëntie
De heterozygote reelermuis is haploinsufficiënt voor het RELN-gen en vertoont bepaalde afwijkingen die ook voorkomen bij schizofrenie en bipolaire stoornissen, zoals downregulatie van reeline-mRNA en een verminderde hoeveelheid dendritische spinen in de zenuwcellen van de hersenschors en hippocampus.[120] Het fenotype van deze muis wordt echter niet beschouwd als voorbeeld van een genetisch standaardmodel voor de studie van schizofrenie.[121]
Bipolaire stoornis
Post-mortem onderzoek van menselijke hersenen heeft aangetoond dat een verminderde expressie van het reelinegen in combinatie met upregulatie van het enzym DNMT1 enerzijds wel kenmerkend is voor bipolaire stoornissen in combinatie met psychose, maar anderzijds niet kenmerkend voor langetermijndepressies.[122] Volgens een onderzoek uit 2006 is bij mensen met een bipolaire stoornis de hoeveelheid DNMT1 en bijgevolg ook de hoeveelheid reeline en GAD67 in de basale ganglia op normaal niveau, terwijl in de prefrontale cortex sprake is van dezelfde afwijkingen als bij schizofreniepatiënten.[123]
In 2009 kwamen aanwijzingen dat veranderingen van het RELN-gen (SNP rs362719) specifiek verband houden met bipolaire stoornis bij vrouwen.
Depressie
Een verminderde hippocampale plasticiteit werkt depressies in de hand en kan het gevolg zijn van een verminderde reeline-expressie. Dit zou tevens verband kunnen houden met de veronderstelde rol van corticosteroïden bij depressies.[20]
Autisme
Autisme is een pervasieve ontwikkelingsstoornis die zowel genetisch als door de omgeving kan worden veroorzaakt. Op genetisch vlak kan autisme gelinkt worden aan een aantal defecten aan chromosoom 7. Het reelinegen bevindt zich eveneens op dit chromosoom. Over de rol van reeline bij autisme is echter nog weinig duidelijk. In de post-mortem onderzochte hersenen van mensen met autisme zijn verminderde hoeveelheden reeline aangetroffen. Onderzoek naar het veronderstelde verband tussen reeline en autisme heeft echter tot nu toe alleen tegenstrijdige resultaten opgeleverd.[124]
Temporalekwabepilepsie
Een verstoring van de neuronale migratie als gevolg van een verminderde expressie van reeline in het weefsel van de hippocampus lijkt bij een deel van de patiënten rechtstreeks verband te houden met de migratie van korrelcellen, en daarmee met epilepsie aan de temporale kwab. Verhoogde hypermethylering van de reeline-promotor speelt ook een rol.[125][126][127]
Uit ander onderzoek blijkt dat reeline bij ratten en andere knaagdieren de migratie van progenitorcellen van granulecellen (DGC) aanstuurt en zo de integratie van deze cellen in de gyrus dentatus regelt. Dit gebeurt zowel bij ongeboren als bij volwassen exemplaren. Dissociatie van de migrerende neuroblasten zonder reeline verloopt niet goed. DGC-cellen spelen op hun beurt een grote rol bij epileptische aanvallen.[128]
In een door middel van kainzuur opgewekt experimenteel epilepsiemodel bij muizen heeft exogene reeline de voor temporalekwabepilepsie typische verspreiding van DGC-cellen als gevolg van een verstoorde migratie voorkomen.[129]
Ziekte van Alzheimer
Volgens een studie gaat de ziekte van Alzheimer gepaard met een veranderd patroon van zowel de reeline-expressie als de glycosylering. De in de cortex van onderzochte alzheimerpatiënten aangetroffen hoeveelheid reeline was 40% hoger dan gebruikelijk, terwijl de hoeveelheid eiwit in het cerebellum hetzelfde was als bij mensen zonder Alzheimer.[130] Dit komt overeen met een eerdere studie van het expressiepatroon bij dubbel-transgene muizen waarbij zowel APP als presinilines worden geëxprimeerd.[131] Het aantal Cajal-Retziuscellen in de eerste corticale laag dat reeline aanmaakt is daarentegen abnormaal laag bij Alzheimer-patiënten, waardoor de synaptogenese negatief wordt beïnvloed.[132][133]
Een uitgebreide studie uit 2008 toonde aan dat veranderingen in het RELN-gen bij vrouwen verband zoude houden met een toegenomen kans op Alzheimer.[134] Reeline interageert met het amyloïde precursor eiwit, wat de ontwikkeling van neurieten stimuleert.[135] Ook gaat het mogelijk de a-beta-geïnduceerde onderdrukking van de goede werking van NMDA-receptoren tegen.[136][137] H
Kanker
Zie Kanker voor het hoofdartikel over dit onderwerp. |
Bij tumoren verandert vaak het patroon van de DNA-methylering. Hierdoor wordt ook het RELN-gen mogelijk beïnvloed. Volgens een studie wordt bij alvleesklierkanker de expressie van reeline onderdrukt, waardoor ook de pathway van het eiwit verstoord raakt. Bij kankercellen die het eiwit nog wel exprimeerden leidde het onderdrukken van deze expressie tot een toegenomen metastase.[138] Bij prostaatkanker blijkt de expressie van reeline daarentegen juist aan de hoge kant te zijn, en bovendien rechtstreeks samen te hangen met een hoge Gleasonscore, die duidt op een agressieve vorm van kanker.[139] Ook bij retinoblastoom is uit weefselstudie een verhoogde expressie van onder meer het reelinegen gebleken.[140]
Andere ziekten
Volgens een genoombrede associatie-studie met 550.0000 enkel-nucleotide polymorfismen speelt mutatie van het reelinegen een rol bij otosclerose.[141]
Nieuw onderzoek bij muizen heeft uitgewezen dat upregulatie van zowel DAB1 als RELN mogelijk een rol speelt bij het beschermen tegen cerebrale malaria. Bij muizen die weerstand bieden tegen malaria remt de activering van het RELN-pathway vermoedelijk de excitotoxiciteit en de Tau-fosforylering.[142]
Reeline en psychofarmaca
Uit post-mortem onderzoeken is gebleken dat reeline bij een groot aantal afwijkingen aan de hersenen is betrokken, waarmee het mogelijk een rol heeft als psychofarmaceutisch geneesmiddel.
Van valproïnezuur, dat een inhibitor is van histone deacetylase, wordt gedacht dat het een positieve werking heeft wanneer het wordt ingenomen in combinatie met antipsychotica. Uit een experiment van Fatemi et al., waarbij gedurende 21 dagen van peritoneale injecties de hoeveelheid RELN mRNA en reeline in de prefrontale cortex van ratten werd gemeten, bleek anderzijds geen verhoogde reeline-expressie als gevolg van valproïnezuur. De resultaten van het betreffende experiment waren als volgt<ref name="springer.com" />:
Reeline-expressie | Clozapine | Fluoxetine | Haloperidol | Lithium | Olanzapine | Valproïnezuur |
---|---|---|---|---|---|---|
proteïne | ↓ | ↔ | ↓ | ↓ | ↑ | ↔ |
mRNA | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ | ↓ |
In een nieuwe studie van Fatima et al. werd behalve de corticale expressie van reeline ook die van VLDLR, DAB1, GSK3beta, GAD65 en GAD67 gemeten.[143]
Literatuur
- Het boek: Fatemi, S. Hossein, Reelin Glycoprotein: Structure, Biology and Roles in Health and Disease. Springfer, Berlin (2008), p. 444 pages
- Een recensie: Förster E, Jossin Y, Zhao S, Chai X, Frotscher M, Goffinet AM (februari 2006). Recent progress in understanding the role of Reelin in radial neuronal migration, with specific emphasis on the dentate gyrus. Eur. J. Neurosci. 23 (4): 901–9. DOI:10.1111/j.1460-9568.2006.04612.x.
Externe links
Artikels, publicaties, websites
- Gabriella D'Arcangelo. Rutgers University Geraadpleegd op 2008-08-23
- www.wikigenes.org
Figuren en afbeeldingen
- Expressie van het reelinegen bij muizen. St. Jude Children’s Research Hospital Geraadpleegd op 2008-08-23
- Schematische weergave van de signalen via de receptoren apoER2 en VLDL Geraadpleegd op 2008-08-23 – Een afbeelding van Beffert U, Stolt PC, Herz J (maart 2004). Functions of lipoprotein receptors in neurons. J. Lipid Res. 45 (3): 403–9. DOI:10.1194/jlr.R300017-JLR200.
- Voorgesteld mechanisme dat de afscheiding van reelin bij muizen reguleert. Proc. Natl. Acad. Sci. USA Geraadpleegd op 2008-08-23 – A figure from Dong E, Agis-Balboa RC, Simonini MV, Grayson DR, Costa E, Guidotti A (augustus 2005). Reelin and glutamic acid decarboxylase67 promoter remodeling in an epigenetic methionine-induced mouse model of schizophrenia. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (35): 12578–83. DOI:10.1073/pnas.0505394102.
- Corticogenesis bij muizen Geraadpleegd op 2008-08-23 – A figure from Magdaleno SM, Curran T (december 2001). Brain development: integrins and the Reelin pathway. Curr. Biol. 11 (24): R1032–5. DOI:10.1016/S0960-9822(01)00618-2.
- Effecten van natuurlijke en kunstmatige RELN-mutaties op het voorspelde eiwit.. Nature Genetics Geraadpleegd op 2008-08-23 Een afbeelding van Hong SE, Shugart YY, Huang DT, et al. (september 2000). Autosomal recessive lissencephaly with cerebellar hypoplasia is associated with human RELN mutations. Nat. Genet. 26 (1): 93–6. DOI:10.1038/79246.
- MRI-analyse. Nature Genetics Geraadpleegd op 2008-08-23 – Een afbeelding van Hong et al.
Bronnen, noten en/of referenties
|
Categorie:Proteïne
Categorie:Fysiologie
Categorie:Signaaloverdracht in cellen
Categorie:Hersenen