MeCP2

Afbeelding: Based on Ensembl's GRCh38.p10 ideogram 

Bron: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=58217807 

Functie van MeCP2

Het MeCP2 gen codeert voor een nucleair eiwit genaamd MeCP2, dat in grote mate aanwezig is in neuronen, maar tot expressie wordt gebracht op verschillende niveaus in elk menselijk weefsel. Wat het gen exact doet is niet helemaal duidelijk, maar duidelijk is wel dat MeCP2 expressie een rol speelt bij postnatale rijping (ontwikkeling na de geboorte) van het centrale zenuwstelsel en neuronale differentiatie, waarbij stamcellen zich differentiëren in neuronale cellen (zenuwcellen) of gliacellen (cellen in het zenuwstelsel die neuronen verzorgen). Hierbij wordt ook rol voor het MeCP2 gesuggereerd in het onderhouden van het centrale zenuwstelsel. In de hersenen is MeCP2 echter zeven keer hoger aanwezig in neuronen dan in gliacellen, al dient de rol van MeCP2 in gliacellen niet onderschat te worden. Het MeCP2-eiwit is waarschijnlijk ook betrokken bij het uitschakelen (onderdrukken of tot zwijgen brengen) van verschillende andere genen, waarbij het voorkomt dat de genen eiwitten aanmaken wanneer ze niet nodig zijn. Recentelijk is aangetoond dat MeCP2 ook andere genen kan activeren, maar dit idee is vrij nieuw en is nog controversieel.

Bron: link.springer.com/Treating Rett syndrome: from mouse models to human therapies 
Bron: kinderneurologie.eu/embryologie 
Bron: wikipedia.org/MECP2 
Bron: wikipedia.org/Gliacel 

Neuronen

Een mens is opgebouwd uit verschillende soorten cellen, die elk een kenmerkende vorm en functie hebben. Eén van die cellen is de zenuwcel, ook wel het neuron genoemd, een cel die gespecialiseerd is in het ontvangen en doorgeven van signalen. Neuronen zijn in grote aantallen aanwezig in de hersenen en ruggenmerg, maar lopen ook als draden, de perifere zenuwen, door het hele lichaam. Bij alles wat er in de hersenen gebeurt draait het om de communicatie tussen de neuronen onderling. Er worden continu miljarden elektrische en chemische signalen rondgestuurd door het lichaam. De hersenen van een mens bestaan uit ongeveer 100 miljard neuronen die allemaal bij de geboorte al aanwezig zijn.

Bron: natuurinformatie.nl/Het neuron, bouwsteen van de hersenen 

MeCP2 exonen

Het MeCP2 gen bestaat uit 4 exonen, het coderende gedeelte van een gen. Exon is een afkorting voor expressed region. De exonen worden gescheiden door intronen, de niet coderende delen die niet in het uiteindelijke messenger RNA (mRNA) terecht komen. Zoals u op de pagina van genoom naar basen kunt lezen, vergelijken we exonen met hoofdstukken van een boek, en intronen met advertenties. Voor het maken van een eiwit wordt eerst het hele gen door transcriptie afgeschreven, waardoor een pre-mRNA ontstaat, waarin zowel intronen als exonen aanwezig zijn. Van dit pre-mRNA wordt door een proces wat splicing heet het uiteindelijke mRNA gemaakt. De stukken van het gen die uiteindelijk in het mRNA overblijven worden exonen genoemd.

Bron: wikipedia.org/wiki/Exon 

Afbeelding: Researchgate.net

Bron: www.researchgate.net/Schematic-of-the-gene-structure-and-protein-structure-of-MECP2-Gene-structure

MeCP2 domeinen

Het MeCP2 gen bestaat uit verschillende domeinen:
- Het N-Terminal Domain (NTD), bestaande uit 90 aminozuren
- Het Methyl-cytosine-Binding Domain (MBD), bestaande uit 84 aminozuren
- Het Intervening Domain (ID), bestaande uit 45 aminozuren
- Het Transcriptional Repression Domain (TRD), bestaande uit 103 aminozuren
- Het Carboxy Terminal Domain (CTD), bestaande uit 167 aminozuren

Afbeelding: Researchgate.net

Bron: www.researchgate.net/Schematic-of-the-gene-structure-and-protein-structure-of-MECP2-Gene-structure

N-Terminal domain (NTD)

Het N-Terminal domain, ook N-terminus of aminoterminus genoemd, is de aanduiding van het begin van een eiwit. Bij het N-Terminal domain start de eiwitsynthese (het aanmaken van eiwitten, door polymerisatie van aminozuren, in de cellen van het lichaam) op het ribosoom. In ribosomen worden aminozuren in een keten aan elkaar verbonden in een volgorde die bepaald wordt door het messenger-RNA (mRNA). mRNA speelt een centrale rol in het tot expressie brengen van genetische informatie. Het is dus belang dat dit proces correct kan starten en niet onderbroken wordt door een mutatie.

Bron: wikipedia.org/N-terminus 
Bron: wikipedia.org/Eiwitsynthese 
Bron: wikipedia.org/Ribosoom 

Methyl-cytosine-Binding Domain (MBD)

Het Methyl-cytosine-Binding Domain, ook wel Methyl-CpG-Binding Domain genoemd, zorgt ervoor dat het MeCP2 eiwit bindt aan specifieke plaatsen binnen het DNA. Door DNA-methylering veranderd de structuur van het DNA, waardoor het afleesbaar is voor transctiptie. Dit proces vindt het meeste plaats in bepaald CpG-gebieden (CpG-eilanden). Dit is eigenlijk de kernfunctie van het MeCP2. Het coderende deel van het MBD is verdeeld over exon 3 en exon 4.

Bron: stichtingterre.nl/oorzaak-rett-syndroom
Bron: wikipedia.org/DNA-methylering 
Bron: books.google.nl/Klinische genetica door C.T.R.M. Schrander-Stumpel, L.M.G. Curfs, J.W. van Ree, A. Prins, P.J.E. Bindels, A. de Sutter 

Intervening Domain (ID)

Het Intervening Domain, wat in het Nederlands tussenliggend domein betekent, is het domein wat tussen MBD en TRD ligt. Er is aangetoond dat dit tussenliggende domein direct betrokken is bij methyl-onafhankelijke DNA-interactie. Zo verhoogt het ID de structurele stabiliteit van MBD. Via de bron-vermelding hieronder wordt precies uitgelegd wat het ID precies doet.

Bron: nature.com/The intervening domain from MeCP2 enhances the DNA affinity of the methyl binding domain and provides an independent DNA interaction site 

Transcriptional Repression Domain (TRD)

Het Transcriptional Repression Domain, ook wel Transcription Repression Domain genoemd, ligt naast het MBD en ligt volledig in exon 4. Naast het MBD is dit het meest belangrijke domein binnen het MeCP2 gen. Het MBD zorgt ervoor dat het MeCP2 eiwit bindt aan specifieke plaatsen binnen DNA, het TRD zorgt ervoor dat de genen die gemethyleerd zijn onderdrukt of uitgeschakeld wordt.

Bron: users.skynet.be/Dossier MeCP2 
Bron: books.google.nl/Klinische genetica door C.T.R.M. Schrander-Stumpel, L.M.G. Curfs, J.W. van Ree, A. Prins, P.J.E. Bindels, A. de Sutter 

Carboxy Terminal Domain (CTD)

Het Carboxy Terminal Domain, meestal gewoon aangeduid als C-terminale domein of C-terminus, is bij MeCP2 ingdedeeld in 2 delen, het CTDa (alpha) en het CTDb (beta). Het C-terminale domein begint volgens sommigen bij aminozuur 310, volgens anderen bij 322. CTDa loopt tot aminozuur 354, waarna CTDb loopt van aminozuur 356 tot het einde van het gen. Over de functionele rol van het CTD is weinig bekend. Het bevat een groep II WW-domein bindend gebied van aminozuur 325 tot het uiteinde, met in het midden 2 belangrijke prolinerijke gebieden van 7 opeenvolgende residuen op locaties 366 tot en met 372 en 13 opeenvolgende residuen op locaties 381 tot en met 393. Ook is aangetoond dat de CTD-regio bijdraagt aan een correcte werking van MeCP2.

Bron: researchgate.net/MeCP2_Structure_and_function 
Bron: researchgate.net/figure/The-described-domains-of-methyl-CpG-binding-protein-2
Bron: researchgate.net/A_WW_domain_binding_region_in_methyl-CpG-binding_protein_MeCP2_impact_on_Rett_syndrome 
Bron: ncbi.nlm.nih.gov/Recent advances in MeCP2 structure and function 

NLS regio

Een nucleair lokalisatie signaal, afgekort NLS, is een aminozuursequentie die een eiwit labelt voor import in de celkern (nucleus) door nucleair transport. MeCP2 beschikt over 2 NLS-regio’s, waarvan de belangrijkste zich in het TRD domein bevindt bij aminozuren 265 tot 271.
Bij MeCP2 bestaat ook het idee dat een intact MBD domein al voldoende is voor nucleaire localisatie, en dat het fenotype bij Rett-syndroom niet veroorzaakt wordt door een inactiverende mutatie in de NLS regio. Wel is het bekend dat patiënten met een minder ernstig fenotype over het algemeen een mutatie hebben na deze tweede NLS-regio. Bij patiënten met een milder beeld en een mutatie voor deze 2e NLS regio, is vaker sprake van een gunstig XCI patroon, of een mutatie waarbij het gemuteerde eiwit bijna identiek is aan het originele (wild-type) eiwit (zoals bijvoorbeeld bij R133C).

Bron: en.wikipedia.org/Nuclear_localization_sequence 
Bron: ncbi.nlm.nih.gov/Affinity for DNA Contributes to NLS Independent Nuclear Localization of MeCP 
Bron: books.google.nl/Klinische genetica door C.T.R.M. Schrander-Stumpel, L.M.G. Curfs, J.W. van Ree, A. Prins, P.J.E. Bindels, A. de Sutter
Bron: jmg.bmj.com/Patients with the R133C mutation: is their phenotype different from patients with Rett syndrome with other mutations? 

Afbeelding: Researchgate.net

Bron: www.researchgate.net/Schematic-of-the-gene-structure-and-protein-structure-of-MECP2-Gene-structure