HNRNPK alleviates RNA toxicity by counteracting DNA damage in C9orf72 ALS

A 'GGGGCC' repeat expansion in the first intron of the C9orf72 gene is the most common genetic cause of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and frontotemporal dementia (FTD). The exact mechanism resulting in these neurodegenerative diseases remains elusive, but C9 repeat RNA toxicity has been implicated as a gain-of-function mechanism. Our aim was to use a zebrafish model for C9orf72 RNA toxicity to identify modifiers of the ALS-linked phenotype. We discovered that the RNA-binding protein heterogeneous nuclear ribonucleoprotein K (HNRNPK) reverses the toxicity of both sense and antisense repeat RNA, which is dependent on its subcellular localization and RNA recognition, and not on C9orf72 repeat RNA binding. We observed HNRNPK cytoplasmic mislocalization in C9orf72 ALS patient fibroblasts, induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived motor neurons and post-mortem motor cortex and spinal cord, in line with a disrupted HNRNPK function in C9orf72 ALS. In C9orf72 ALS/FTD patient tissue, we discovered an increased nuclear translocation, but reduced expression of ribonucleotide reductase regulatory subunit M2 (RRM2), a downstream target of HNRNPK involved in the DNA damage response. Last but not least, we showed that increasing the expression of HNRNPK or RRM2 was sufficient to mitigate DNA damage in our C9orf72 RNA toxicity zebrafish model. Overall, our study strengthens the relevance of RNA toxicity as a pathogenic mechanism in C9orf72 ALS and demonstrates its link with an aberrant DNA damage response, opening novel therapeutic avenues for C9orf72 ALS/FTD.</p

Blood flow drives lumen formation by inverse membrane blebbing during angiogenesis in vivo

How vascular tubes build, maintain and adapt continuously perfused lumens to meet local metabolic needs remains poorly understood. Recent studies showed that blood flow itself plays a critical role in the remodelling of vascular networks, and suggested it is also required for the lumenization of new vascular connections. However, it is still unknown how haemodynamic forces contribute to the formation of new vascular lumens during blood vessel morphogenesis. Here we report that blood flow drives lumen expansion during sprouting angiogenesis in vivo by inducing spherical deformations of the apical membrane of endothelial cells, in a process that we have termed inverse blebbing. We show that endothelial cells react to these membrane intrusions by local and transient recruitment and contraction of actomyosin, and that this mechanism is required for single, unidirectional lumen expansion in angiogenic sprouts. Our work identifies inverse membrane blebbing as a cellular response to high external pressure. We show that in the case of blood vessels such membrane dynamics can drive local cell shape changes required for global tissue morphogenesis, shedding light on a pressure-driven mechanism of lumen formation in vertebrates

Dynamic endothelial cell rearrangements drive developmental vessel regression

Patterning of functional blood vessel networks is achieved by pruning of superfluous connections. The cellular and molecular principles of vessel regression are poorly understood. Here we show that regression is mediated by dynamic and polarized migration of endothelial cells, representing anastomosis in reverse. Establishing and analyzing the first axial polarity map of all endothelial cells in a remodeling vascular network, we propose that balanced movement of cells maintains the primitive plexus under low shear conditions in a metastable dynamic state. We predict that flow-induced polarized migration of endothelial cells breaks symmetry and leads to stabilization of high flow/shear segments and regression of adjacent low flow/shear segments.status: publishe

The role of Dll4/Notch signaling in lymphatic development

Ondanks het belang van lymfevaten zowel voor het normaal functioneren van het lichaam als voor hun betrokkenheid in verschillende ziektebeelden, is er slechts weinig geweten over de genetische regulatie van lymfangiogenese, de ontwikkeling van lymfevaten. De Notch signaalweg is betrokken in vele onwikkelingsprocessen. Tijdens angiogenese, de vorming van bloedvaten, zorgt Notch voor de differentiatie van arteriële versus veneuze bloedvat endotheelcellen, en controleert de vertakking van het bloedvatennetwerk. De moleculaire mechanismen die het ontstaan regelen van lymfatische endotheelcellen, de derde soort endotheelcellen, en de vorming van een uitgebreid net van lymfevaten, zijn veel minder goed gekend. Er zijn meerdere indicaties dat Notch een rol zou spelen in alle drie de endotheelcel types. Componenten van de Notch signaalweg komen tot expressie in lymfatische endotheelcellen en verschillende Notch-gerelateerde genen zijn zowel belangrijk voor arteriële differentiatie als voor lymfatische ontwikkeling. Dit leidde ons tot de hypothese dat ook de Notch signaalweg zelf belangrijk zou kunnen zijn voor lymfatische ontwikkeling. Tijdens dit onderzoek hebben we de betrokkenheid van de Notch signaalweg bestudeerd tijdens lymfangiogenese door gebruik te maken van de zebravis en de kikkervis, twee diermodellen die kunnen gebruikt worden voor 'high-throughput' identificatie van lymfatische genen. Door gebruik te maken van farmacologische en genetische inhibitie strategieën en de inhibitie zo te doseren dat bloedvatdefecten worden vermeden, zijn we erin geslaagd om voor de eerste keer een dubbele rol aan te tonen voor Notch tijdens lymfangiogenese.In een eerste reeks experimenten, toonden we aan dat algemene inhibitie van de gekende Notch signalering met behulp van een gamma-secretase inhibitor in zebravis embryo's en kikkervisjes, of specifieke inhibitie in zebravis embryo's van preseniline-1 (via morpholino knockdown), lymfatische ontwikkeling blokkeert.Vervolgens onderzochten we in het zebravismodel welke van de gekende Notch liganden en receptoren de belangrijkste actoren zijn, en identificeerden een cruciale rol voor de Notch ligand Dll4 en de receptors Notch-1b en -6. Specifieke morpholino knockdown van deze signaalwegcomponenten resulteerde telkens in verstoorde lymfatische ontwikkeling. Tenslotte gingen we na welke stappen tijdens lymfangiogenese getroffen waren, waarbij Dll4/Notch signalering een tweevoudige rol bleek te hebben. Tijdens vroege stadia leidt inhibitie van Dll4/Notch tot een kleiner aantal lymfangiogene vertakkingen die afsplitsen van de vene; in plaats daarvan wordt een groter aantal angiogene vertakkingen gevormd. Deze afwijking van de normale 50:50 verhouding, resulteert rechtstreeks in een verhoogde vorming van veneus geconnecteerde intersomietische bloedvaten en een verstoorde ontwikkeling van de parachordale lymphangioblast koord door een verminderde aflevering van parachordale lymphangioblasten ter hoogte van het horizontaal myoseptum. Tijdens een latere fase verstoort inhibitie van Notch de navigatie van lymfatische intersomitische vaten langsheen hun arteriële migratieweg. Deze vroege en latere defecten resulteren in verstoorde vorming van de thoracale buis, het eerste functionele lymfevat in het lichaam van het zebravis embryo. Deze bevindingen tonen aan dat Notch signalering cruciaal is tijdens dfelen die Notch gebruikt om beide stappen van het lymfangiogenese proces te reguleren.nrpages: 165status: publishe

KompASS

status: publishe

KompASS Studie- en beroepskeuzeprogramma voor studenten met een autismespectrumstoornis

status: publishe