ALS veroorzaakt door mutaties in het gen FUS (FUS-ALS) is een van de ernstigste vormen van ALS die vaak al op jonge leeftijd ontstaat. Het eiwit FUS bevat een lokalisatiesignaal dat als een soort postcode fungeert en aangeeft dat dit eiwit naar de celkern moet. Bij FUS-ALS patiënten zit de mutatie vaak in dit lokalisatiesignaal, waardoor het eiwit op de verkeerde plek belandt. Hier vormt het ophopingen van eiwit en RNA, één van de belangrijke kenmerken van FUS-ALS.
Een ander deel van FUS bevat een heel flexibele regio die geen 3D structuren vormt zoals de andere delen dat wel doen. De aanwezigheid van deze regio zorgt ervoor dat FUS zich in aparte druppeltjes kan scheiden, vergelijkbaar met olie in water. Deze scheiding gebeurt in situaties waarbij de cel gestrest wordt, waarbij de gevormde druppels, in dit geval granules genoemd, allerlei RNA en eiwitten aantrekken om zo de productie van nieuwe eiwitten te remmen. Als de stress verdwijnt lossen de druppels weer op. Mutaties in FUS zorgen ervoor dat dit soort granules sneller ontstaan, en dat ze niet meer verdwijnen als de stress weg is, maar juist een soort gel vormen.
Om de moleculaire mechanismen te onderzoeken die aan de basis liggen van FUS-ALS gebruiken we fruitvliegmodellen van de ziekte. Fruitvliegen zijn de ideale dieren voor dit soort onderzoek omdat 75% van de bij ziekte betrokken genen in mensen, ook in vliegen aanwezig zijn.
Zo hebben fruitvliegen ook een gen dat lijkt op het menselijke FUS, namelijk Caz. Verder kunnen we zodra we een goed fruitvliegmodel hebben voor FUS-ALS, dit gebruiken om met vele beschikbare genetische methoden de moleculaire mechanismen die de ziekte veroorzaken identificeren. Helaas zijn de huidige fruitvliegmodellen voor FUS-ALS niet geschikt, om dat ze veel meer FUS produceren dan dat in patiënten het geval is, en omdat zelfs FUS zonder ALS mutaties heel ernstige defecten veroorzaakt.
Met als doel om een beter FUS-ALS fruitvlieg model te maken, hebben we FUS mutaties van patiënten in het fruitvlieg Caz gen aangebracht. Verrassend genoeg werden deze fruitvlieg modellen niet ziek. Het grote verschil tussen het menselijke FUS en de vlieg Caz is de afwezigheid van een groot deel van de flexibele regio in Caz. Het lijkt er dus op dat deze regio inderdaad belangrijk is bij het ontstaan van ALS.
Daarom hebben we vliegen zo gemanipuleerd dat de flexibele regio van het menselijke FUS aan het vlieg Caz vastzit, zogenaamd humaan-Caz. Als we deze vliegen met humaan-Caz blootstellen aan stress, zien we dat de vliegen met een ALS mutatie sneller doodgaan, in tegenstelling tot de vliegen zonder ALS mutatie. Het lijkt er dus op dat we eindelijk een goed FUS-ALS fruitvlieg model hebben.
Nu willen we twee bijkomende ALS-veroorzakende mutaties in humaan-Caz aanbrengen. Vervolgens willen we bestuderen of de vliegen met de verschillende ALS-veroorzakende mutaties in humaan-Caz meer gevoelig zijn aan stress omdat ze sneller stressgranules maken, en of deze granules oplossen als de stress verdwijnt. Ook willen we kijken of deze mutaties in humaan-Caz lijden tot het verminderen van de eiwitproductie. Ten slotte willen we graag kijken of de vliegen andere symptomen hebben die ook bij ALS gezien worden, en of we door het stimuleren van het transport van humaan-Caz van de granules naar de celkern deze symptomen kunnen verminderen.
Aanvrager project: Radboud Universiteit Nijmegen