CASK (Ca2+/CaM-dependent serine protein kinase, un type d’enzyme qui active/désactive les protéines et leur signalisation) est une molécule d’échafaudage synaptique (interagit avec plusieurs protéines et coordonne la signalisation synaptique). Les mutations humaines du gène CASK loss of function (LOF) ou knock-out (KO ou null) (par exemple R639X, une mutation stop au résidu d’arginine639 de CASK) provoquent des troubles du développement intellectuel avec microcéphalie (petit cerveau) et hypoplasie pontique et cérébelleuse (diminution de la croissance de ces régions cérébrales) (MICPCH) et l’épilepsie. Nous avons montré que le CASK humain présente une identité très élevée (74% des acides aminés sont identiques) au CASK de la drosophile avec une expression du CASK humain nulle (le gène est complètement knock-out), des mouches ramenant leur perte de mémoire et des défauts synaptiques à la normale. Cela indique que la mouche et le CASK humain sont orthologues (gène étroitement apparenté avec une fonction conservée) ayant une fonction neuronale conservée, validant leur utilisation comme modèle de la fonction CASK dans le cerveau sain et malade.

Objectif 1 : Déterminer la contribution de différentes mutations CASK aux problèmes de comportement liés à la maladie Hypothèse 1 : Les mutants CASK provoqueront des phénotypes pertinents pour la maladie (symptômes similaires à ceux que vous observez chez les patients humains) chez les mouches.

Sur la base du pilotage de l’étudiant, ils peuvent aider l’analyse génomique (modifications de l’ADN), méthylomique (modifications épigénétiques de l’ADN) et transcriptomique (modifications de l’expression génique) de notre équipe dirigée par le Dr Doretta Caramaschi (Exeter), en identifiant de nouveaux changements moléculaires qui peuvent ensuite être caractérisés à l’aide de notre approche de modélisation des maladies proposée (en mettant les gènes responsables de la maladie dans les cellules et les mouches et en examinant leur effet).

Ils utiliseront nos mutants CASK null, RNAi loss-(knockdown de gènes, moins de gènes fabriqués) et de gain de fonction (surexpression) et l’incorporation médiée par CRISPR (édition du génome) de T2A-Gal4-polyA (une séquence d’ADN qui cible un gène spécifique et le dégrade, laissant un promoteur ou une séquence d’ADN qui vous permet d’exprimer n’importe quel gène de votre choix) dans le gène CASK des mouches. Ce dernier va générer un null permettant à Gal4 d’exprimer sensiblement différents transgènes CASK humains, par exemple MICPCH null (R639X), permettant à l’étudiant d’étudier l’effet du mutant humain

protéines dans CASK exprimant des cellules de mouches sans leur propre copie de fly CASK. Nous testerons l’effet de la surexpression de CASK humain, de différentes constructions de domaine (CASK mutant dépourvu de chaque séquence d’interaction protéique ou kinase) et de mutants dans différentes parties du cerveau à différents moments de développement en caractérisant phénotypiquement (en voyant l’effet de la mutation sur la fonction, l’apparence et le comportement de) les mouches liées aux symptômes observés chez les patients CASK :

1) Développement, létalité et durée de vie

2) Difficultés d’apprentissage et de mémoire

3) Mouvement

4) Convulsions

5) Rythmes circadiens et sommeil

Objectif 2 : Déterminer la signalisation CASK et les voies cellulaires sous-jacentes aux déficits comportementaux (quelle est la fonction de CASK dans le neurone).

Hypothèse 2 : Les mutants CASK responsables de la maladie provoqueront une pathologie cellulaire courante.

Sur la base de l’expression de CASK T2A-Gal4 et de la cartographie Gal4 des phénotypes mutants CASK (vous retirez CASK de différentes parties du cerveau pour voir leur fonction), ils caractériseront les changements physiologiques des neurones CASK pertinents en :

1) Signalisation Ca2+ avec GCaMP6f mesurant la signalisation/l’activité neuronale Ca2+ à l’aide d’un champignon, corps : mémoire neurone (partie du cerveau de la mouche contrôlant la mémoire), imagerie optogénétique (utilisation de lasers pour activer puis enregistrer l’activité cérébrale).

2) Essais de viabilité cellulaire (santé cellulaire), de prolifération (division cellulaire) et de neurodégénérescence (mort cellulaire). Le CASK affecte la prolifération, provoquant une hypoplasie cérébelleuse (partie du cerveau qui contrôle le mouvement et la mémoire), avec des mutations également proposées pour provoquer une neurodégénérescence cérébelleuse. Nous utiliserons des tests de neurogenèse (naissance et croissance des neurones) et de neurodégénérescence pour rechercher des changements dans le nombre de cellules d’ensembles définis de neurones marqués par une lignée promotrice Gal4 donnée exprimant les différents mutants CASK LOF et GOF, par exemple les neurones EB1 du complexe central qui font partie du cerveau de la mouche qui contrôle le mouvement, le sommeil et la mémoire motrice/de lieu. Sur la base des résultats et de la motivation de l’étudiant, ils ont pu caractériser davantage toute neurogenèse ou neurodégénérescence en utilisant l’imagerie de cellules vivantes, y compris des mitochondries (usines d’énergie cellulaire), etc. dans le laboratoire du Dr Gaynor Smith (DRI, Cardiff)

Objectif 3 : Déterminer des approches thérapeutiques pour inverser la physiopathologie du CASK (corriger ce qui ne va pas dans la maladie).

Hypothèse 3 : La drosophile est un modèle efficace pour identifier de nouvelles approches thérapeutiques (les mouches peuvent être utilisées pour découvrir de nouveaux médicaments contre la maladie CEL)Utilisez des mouches et des cellules humaines pour identifier si la CASK et ses gènes en interaction sont de bonnes cibles pour dépister de nouveaux médicaments et traitements génétiques. Le professeur Ben Housden (Exeter) montrera à l’étudiant comment utiliser ses expériences de dépistage novatrices pour identifier (ou dépister) les gènes, les protéines qu’ils fabriquent et les médicaments qui corrigent la fonction des mutations CASK pathogènes.

L’étudiant générera des lignées cellulaires de mouches et de mutants CASK humains et examinera l’effet sur la viabilité cellulaire, la prolifération/dégénérescence et la signalisation Ca2+. Ils testeront CASK en tant que cible médicamenteuse potentielle en criblant des médicaments qui activent / désactivent les kinases comme CASK pour voir s’ils rendent les cellules mutantes CASK et les mouches normales et saines.

À PROPOS DU PARTENARIAT DE FORMATION DOCTORALE GW4 BIOMED2

Le partenariat rassemble les universités de Bath, Bristol, Cardiff (chef de file) et Exeter pour développer la prochaine génération de chercheurs biomédicaux. Les étudiants auront accès aux forces de recherche, à l’expertise en matière de formation et aux ressources combinées des quatre universités à forte intensité de recherche, avec la possibilité de participer à des activités interdisciplinaires et à des activités scientifiques d’équipe. Le DTP a déjà attribué plus de 90 bourses d’études à 6 cohortes lors de sa première phase, ainsi que 58 étudiants répartis sur 3 cohortes lors de sa deuxième phase.

COMMENT POSTULER

Veuillez remplir une demande auprès du DTP GW4 BioMed2 MRC pour une « offre de financement » sur GW4 BioMed MRC DTP

Date limite de candidature : 17h00 le lundi 4 novembre 2024. Si vous êtes présélectionné pour un entretien, vous en serez informé à partir du vendredi 20 décembre 2024. Les entretiens se dérouleront virtuellement les 23 et 24 janvier 2025. Les bourses d’études débuteront le 1er octobre 2025. En cas de succès, vous devrez également faire une demande d’offre d’études à l’Université de Bristol. Les instructions pour ce faire seront fournies à l’approche de l’heure.

Demandes de renseignements sur les applications

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