Maria-Luise Petrovic-Erfurth senior onderzoeker

Onderzoek Maria-Luise Petrovic-Erfurth

Onderzoeksgroep

Expertise

(Vlieg)genetica, fosforsignalering, ziektemodellering, neurologische ontwikkeling en neurodegeneratie, CMT

VIB-Ruimtelijk gecombineerde multiplex RNA en proteïne analyse van neuronen afgeleid van CMT patiënten met de Nanostring DSP Whole Transcriptome Atlas en een nieuw CMT antilichaam panel. 18/12/2020 - 31/12/2021

Abstract

Charcot-Marie-Tooth-neuropathieën (CMT) vormen de meest voorkomende neuromusculaire aandoening. CMT is momenteel ongeneeslijk, terwijl de symptomatische behandeling de belangrijkste symptomen van patiënten niet kan verlichten. Daarom is een beter begrip van de pathomechanismen van de ziekte en het genereren van efficiënte medicijnen dringend nodig. We hebben gemeld dat Dominant Intermediate CMT type C (DI-CMTC) wordt veroorzaakt door mutaties in het tyrosyl-tRNA-synthetase (YARS). Om de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan YARS-gerelateerde CMT te ontleden, heeft mijn gastheerlab Drosophila-modellen voor DI-CMTC gegenereerd en gekarakteriseerd, die de cellulaire en moleculaire kenmerken van ziektepathologie bij mensen reproduceerden. In het kader van dit project zullen we de signaleringsstatus van CMT-(SHSY-5Y en iPSC)-neuronen karakteriseren, niet alleen via klassieke morfologische en functionele parameters, maar we streven er ook naar om hun signaleringsstatus op een ruimtelijk opgeloste manier vast te stellen. In het bijzonder overweeg ik om de subcellulaire eiwit- en mRNA-lokalisatie van YARS en vermeende YARS-interactors te evalueren met Digital Spatial Profiling (DSP, Nanostring Technologies) van CMT-neuronen. Aangezien ik geïnteresseerd ben in zowel de fosforylatie- als mRNA-expressiesignatuur van CMT-MN's, lijkt deze techniek bij uitstek geschikt voor mijn doel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

VIB-CRISPR/Cas9-correctie en typering van het eerste iPSC-afgeleide neuronale model van YARS-gerelateerde CMT. 01/01/2020 - 31/12/2021

Abstract

Aminoacyl tRNA-synthetases (ARS) zijn de grootste eiwitfamilie betrokken bij de ziekte van Charcot-Marie-Tooth (CMT), de meest voorkomende erfelijke perifere neuropathie. Patiënten ervaren problemen met lopen en hebben verminderd gevoel, wat hen invalide maakt. CMT is een levenslange en ongeneeslijke aandoening. ARS zijn alomtegenwoordige, essentiële enzymen die normaal noodzakelijk zijn voor de eiwitsynthese. Er is echter een apart en onbekend cellulair mechanisme verantwoordelijk voor neurodegeneratie. Wij hebben Drosophila-modellen gecreëerd voor het bestuderen van CMT veroorzaakt door mutaties in tyrosyl- en glycyl tRNA-synthetase (YARS en GARS). Net zoals de patiënten vertonen CMT-vliegen kenmerkende symptomen van neuropathie, zoals progressieve motorische beperking. Met behulp van deze vliegen verzamelden we preliminaire data die aantoont dat een verstoring van fosfor-signalisatie CMT zou kunnen veroorzaken. Meer bepaald ontdekte ik in het kader van mijn FWO-gefinancierde project een pathway, gereguleerd door WNK kinases, die in staat is om CMT symptomen te verbeteren. Hier stel ik voor om deze opmerkelijke bevindingen te vertalen van vliegen naar vertebraten: ik ben momenteel iPSC-afgeleide motor neuronen aan het ontwikkelen van YARS-CMT-patiënten. In het kader van dit project stel ik voor om de YARS-CMT puntmutatie via CRISPR/Cas9-technologie te corrigeren. Dan zal ik de patiënt-afgeleide en gecorrigeerde cellen vergelijken op een gestandaardiseerde manier. Bovendien zal ik ook hun differentiële fosforyleringsprofiel onderzoeken. In de toekomst zal ik deze fosfo-signatuur integreren en matchen met de genetische en proteoom-bevindingen uit mijn voorgaand onderzoek. Hierdoor zal ik via bioinformatische reconstructie de cellulaire mechanismen kunnen identificeren die door CMT zijn aangetast en zal ik de beste moleculaire targets kunnen aanwijzen voor toekomstige therapieën.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

VIB-Ontwikkeling van het eerste Nanostring DSP antilichamen panel voor de ziekte van Charcot-Marie Tooth. 12/10/2019 - 12/10/2020

Abstract

Charcot-Marie-Tooth-neuropathieën (CMT) vormen de meest voorkomende neuromusculaire aandoening. CMT is momenteel ongeneeslijk, terwijl de symptomatische behandeling de belangrijkste symptomen van patiënten niet kan verlichten. Daarom is een beter begrip van de pathomechanismen van de ziekte en het genereren van efficiënte medicijnen dringend nodig. We hebben gemeld dat Dominant Intermediate CMT type C (DI-CMTC) wordt veroorzaakt door mutaties in het tyrosyl-tRNA-synthetase (YARS). Om de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan YARS-gerelateerde CMT te ontleden, heeft mijn gastheerlab Drosophila-modellen voor DI-CMTC gegenereerd en gekarakteriseerd, die de cellulaire en moleculaire kenmerken van ziektepathologie bij mensen reproduceerden. In het kader van dit project zullen we de signaleringsstatus van CMT-(SHSY-5Y en iPSC)-neuronen karakteriseren, niet alleen via klassieke morfologische en functionele parameters, maar we streven er ook naar om hun signaleringsstatus op een ruimtelijk opgeloste manier vast te stellen. In het bijzonder overweeg ik om de subcellulaire eiwit- en mRNA-lokalisatie van YARS en vermeende YARS-interactors te evalueren met Digital Spatial Profiling (DSP, Nanostring Technologies) van CMT-neuronen. Aangezien ik geïnteresseerd ben in zowel de fosforylatie- als mRNA-expressiesignatuur van CMT-MN's, lijkt deze techniek bij uitstek geschikt voor mijn doel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Creatie, karakterisering en fosfor-profilering van het eerste iPSC-model voor aminoacyl-tRNA-synthetase-geïnduceerde perifere neuropathieën. 01/10/2019 - 30/09/2023

Abstract

Aminoacyl-tRNA-synthetasen (ARS) zijn de grootste familie van eiwitten betrokken bij de ziekte van Charcot-Marie-Tooth (CMT), de meest voorkomende erfelijke perifere neuropathie. CMT is een levenslange en ongeneeslijke ziekte. ARS zijn alomtegenwoordige, essentiële enzymen die normaal nodig zijn voor de eiwit-biosynthese. Bij neurodegeneratie daarentegen, wordt een apart, ongekend cellulair mechanisme getriggerd door de CMT-mutaties in ARS. Wij hebben Drosophila- en cellulaire CMT-modellen gemaakt en bestudeerden hiermee de pathways die zijn veranderd door mutaties in tyrosyl-tRNA-synthetase (YARS). Met behulp van deze complementaire modellen verzamelden we harde bewijzen dat mis-gereguleerde fosfor-signalisatie aan de basis ligt van ARS-gerelateerde CMT. Hier stel ik voor om deze veelbelovende bevindingen te vertalen van vliegen en neuroblastoma-cellen naar humane motorneuronen (MN), het primaire celtype aangetast door de CMT-ARS mutaties. Ik zal iPSC-afgeleide MN van YARS-CMT-patiënten creëren en zal hun fosforyleringsprofiel bepalen, zowel ruimtelijk als kwantitatief. Vervolgens zal ik proberen om de ziekteprofielen farmacologisch om te keren. Op die manier zal ik niet enkel een proof-of-concept leveren voor toekomstige CMT-therapieën, maar zal ik ook een nieuwe rol karakteriseren van het YARS-eiwit in fosfor-signalisatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

VIB-Proteoomanalyse van het YARS-signaleringscomplex in neuronale cellulaire CMT-modellen. 01/05/2018 - 30/04/2019

Abstract

Perifere neuropathieën (PN's) tasten 3-4% van de oudere bevolking aan (>55 jaar). In de meeste gevallen manifesteert de ziekte zich als gevolg van stress (o.a. diabetes of chemotherapie). Er zijn ook erfelijke vormen van neuropathieën. Patiënten ervaren een verschil in gevoeligheid en pijn in handen en voeten, maar ze hebben ook last van orthopedische en coördinatieproblemen. Erfelijke PN's hebben hun aanvang in de eerste twee decennia van het leven. De meest frequente erfelijke neuropathie, Charcot-Marie-Tooth disease (CMT), is momenteel, net zoals alle andere PN's, niet behandelbaar. De patiënten krijgen enkel behandelingen die de symptomen verzachten, maar ze blijven uiteindelijk ernstig invalide. De ontwikkeling van een therapie vergt een betere kennis over de moleculaire mechanismen die aan de basis van de ziekte liggen. Ik stel voor om de rol van een regulerend celsignalisatiemechanisme (fosforylatie) te evaIueren in het kader van CMT-etiologie. Gezien mijn expertise in de biologie achter neuropathieën en fosforylatie, zal ik mijn onderzoek uitvoeren in een labo dat gespecialiseerd is in CMT-gerelateerde genetica. Mijn hypothese dat fosforylatie een kritieke rol speelt binnen CMT, is het resultaat van een genetische screening die gebruik maakt van een drosophilamodel voor CMT, ontworpen door mijn gastlabo. Om deze resultaten te verifiëren, heb ik humane CMT cellijnen ontworpen. Ik zal de beste moleculaire doelwitten voor toekomstige behandelingen markeren met behulp van analyse van de signalisatiestatus van de cellijnen via (phoshor-)proteomics . Het voordeel van de focus op fosforylatie, is de gedetailleerde kennis over fosfor-pathways en hun modulatoren. Ik zal de vermoedelijke therapeutische doelwitten onderwerpen aan in vivo genetische testen, waarbij ik de basis zal leggen voor de eerste therapie die specifiek is voor CMT.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Generatie van onderling wisselbare modellen voor de ziekte van Charcot-Marie-Tooth betreffende tRNA-synthetases: een zoektocht naar gemeenschappelijke pathologische doelwitten voor medicijnen. 01/01/2018 - 30/06/2022

Abstract

De ziekte van Charcot-Marie-Tooth is een ongeneeslijke, overerfbare en neurodegeneratieve aandoening die gekarakteriseerd is door ernstige en progressieve senso-motorische afwijkingen. Meer dan 80 genen zijn beschreven als de oorzaak van deze pathologie en onder hen zijn er 6 aminoacyl tRNA-synthetasesen (ARS), wat hen een prominente familie maakt in CMT. Verrassend genoeg leiden alle mutaties tot een axonaal phenotype. ARS zijn allom geëxpresseerde enzymen die een rol spelen in de initiële stap van de proteïne biosynthese, en daarom onmisbaar zijn voor de overleving van de cel. Tot dusver blijft het een mysterie hoe moleculaire defecten in deze proteïnen een wijd spectrum van neuropathishe symptomen kunnen veroorzaken. Mijn project onderzoekt of er een gemeenschappelijke, toxische basis bestaat in mutante ARS geassociëerd met CMT. Ik zal een unieke combinatie toepassen van experimentele benaderingen (celbiologie, proteomics, microscopie, Drosophila genetica, en gedragsanalyse) en uitrustingen (menselijke neuroblastoma cellen en een Drosophila model) om systematisch het ARS proteïnnenetwerk te ontleden en een gemeenschappelijke, pathogene pathway in CMT te identificeren. Gebasseerd op deze mechanistische inzichten, zal ik een nieuw model leveren om CMT te bestuderen en zal ik ook een nieuw concept aanbieden om de mutatie-specifieke, neurodegeneratieve phenotypes te verzachten. Uiteindelijk kunnen mijn bevinden uitgebreid worden naar andere overerfbare en verworven neuropathieën en zal het de ontwikkeling van farmaceutische strategieën voor de behandeling van deze slopende ziekte vergemakkelijken."

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Onderzoek naar de rol van kinases en fosfatases in Charcot-Marie-Tooth neuropathie. 01/01/2018 - 31/12/2020

Abstract

Periphere neuropathieën (PN) treffen 3-4% van de oudere bevolking (>55 jaar). Vaak manifesteert de ziekte zich als gevolg van stress (b.v. diabetes of chemotherapie). Er zijn ook overerfbare vormen van neuropathie. Patiënten ondervinden veranderd gevoel en pijn in handen en voeten, maar ook orthopedische problemen en moeilijkheden met coördinatie. Overerfbare PN's starten in de twee eerste decennia van het leven. Hiervan is de ziekte van Charcot-Marie-Tooth (CMT) het meest frequente type, waarvoor, net als voor alle andere PN's, momenteel geen therapie bestaat. Patiënten worden enkel behandeld om de symptomen te verlichten, maar desondanks zijn ze nog steeds ernstig invalide. Voor de ontwikkeling van een therapie is een beter begrip nodig van de moleculaire mechanismen betrokken bij CMT. Ik stel voor om de rol van de regulatorische, cellulaire, signalisatie-mechanismen (fosforylatie) te onderzoeken in de CMT-etiologie. Ik zal mijn werk uitvoeren in een labo gespecialiseerd in CMT-genetica, terwijl ik zelf een expert ben op het vlak van de biologie van neuropathieën en fosforylatie. Mijn idee over de relevantie van fosforylatie in CMT ontstond uit de resultaten van een genetische screening die gebruik maakte van een vliegmodel voor CMT, gegenereerd door mijn gastlabo. Om deze resultaten te valideren heb ik humane CMT-cellijnen gecreëerd. Door hun signalisatiestatus te bepalen met behulp van (fosfo)-proteomics, zal ik de beste moleculaire targets voor toekomstige therapieën identificeren. Het voordeel van focussen op fosforylatie is het verkrijgen van gedetaileerde kennis over fosfo-netwerken en hun modulators. Ik zal daarna de mogelijke targets voor medicijnen genetisch testen in vivo en zo de bouwstenen leggen voor de eerste, specifieke therapie voor CMT.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Ontrafelen van de mechanismen voor signaaltransductie die leiden tot dominant-intermediaire Charcot-Marie-Tooth neuropathie type C. 01/10/2016 - 30/09/2019

Abstract

Dominante intermediaire ziekte van Charcot-Marie-Tooth type C (DI-CMTC) is een ongeneeslijke erfelijke neurodegeneratieve stoornis die wordt gekenmerkt door ernstige en progressieve sensomotorische stoornissen. DICMTC wordt veroorzaakt door mutaties in het tyrosyl-tRNA-synthetase (YARS), een essentieel enzym dat betrokken is bij de eerste stappen van de eiwitbiosynthese en daarom onmisbaar is voor de levensvatbaarheid van de cellen. Het blijft enigmatisch hoe moleculaire defecten in dit huishoud eiwit de degeneratie kunnen veroorzaken die beperkt is tot perifere zenuwen. Ons doel is om de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan YARS-neurotoxiciteit te ontrafelen en deze bevindingen om te zetten in potentiële farmacologische therapieën voor DI-CMTC. Ik zal een combinatie van systematische "omics" benaderingen (proteomics, interactomics, functionele genomics) en unieke experimentele tools (Drosophila en neuroblastoma genetische modellen) gebruiken om de neuronale signaalrespons die door mutante YARS-eiwitten wordt opgewekt te ontrafelen. De geïdentificeerde belangrijke moleculaire spelers zullen functioneel worden gekarakteriseerd en worden gebruikt om mutantspecifieke neurodegeneratieve fenotypen te verlichten in het enige bestaande diermodel van DI-CMTC (Drosophila melanogaster). Uiteindelijk kunnen mijn bevindingen worden uitgebreid tot andere erfelijke of verworven neuropathieën en zal het de ontwikkeling van farmacologische strategieën voor de behandeling van deze slopende ziekten vergemakkelijken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject