{"id":9151,"date":"2026-04-07T12:10:12","date_gmt":"2026-04-07T12:10:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/marjon-kamp\/"},"modified":"2026-04-23T08:21:23","modified_gmt":"2026-04-23T08:21:23","slug":"marjon-kamp","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/marjon-kamp\/","title":{"rendered":"Marjon Kamp"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":13467,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-9151","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Regulation of G-proteins during chemotaxis in space and time","samenvatting":"Er is geen Nederlandse samenvatting beschikbaar. De Engelse samenvatting vind je <a href=\"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/marjon-kamp\/\">hier<\/a>.","summary":"The coordinated movement of cells towards a chemical substance (chemo-attractant) is\ncalled chemotaxis. Chemotaxis is important for several processes within the human body,\nincluding wound healing, embryonic development, and the immune response to infections.\nHowever, chemotaxis is also involved in some diseases like metastasis of cancer cells, asthma\nand Crohn\u2019s disease. Because chemotaxis is involved in so many different things it is useful to\nresearch this process to better understand it.\nResearch with human cells, like white blood cells, can be tricky because these cells are\nonly viable for a short time outside of the human body. On top of that it can be difficult to\nintroduce genetic modifications in human cells. Instead researchers often use the model\norganism Dictyostelium discoideum to study chemotaxis. Dictyostelium is a unicellular\namoeba that lives in the soil where it eats bacteria. Whenever there is a shortage of food\nDictyostelium cells start to secrete a chemical called cyclic AMP (cAMP). cAMP functions as a\nchemo-attractant, triggering surrounding amoeba to chemotax towards the source of cAMP.\nEventually the cells group together and form a multicellular structure with a stalk and a small\nball containing spores on top. These spores can be moved by the wind to a spot containing\nmore food, where single cells can start growing again. It is easy to grow Dictyostelium cells\nin the laboratory using either petri-dishes or Erlenmeyer flasks containing medium. The\ncells are haploid (they only contain one copy of each chromosome) which makes it easier\nto generate genetic mutations. Importantly the way Dictyostelium cells move toward cAMP\nis very similar to the way white blood cells move. Therefore, studying chemotaxis using the\nmodel organism Dictyostelium can help us to understand the chemotaxis process in human\ncells.\nChemo-attractants are detected on the outside of the cell by receptors, which are proteins\nthat protrude through the cell membrane. In a gradient there will be more receptors that bind\n6 cAMP at the side of the high concentration, and thus more receptors will be activated on that\nside of the cell. The gradient is translated to cell movement towards the chemo-attractant\nby a signal transduction pathway inside the cell. You can divide this pathway into four steps:\n1) The chemo-attractant (cAMP in the case of Dictyostelium) binds receptors on the outside\nof the cell and activates them. 2) The receptor activation induces a structural change in the\npart of the receptor that is on the inside of the cell, which results in the dissociation of\nthe coupled G\u03b1\u03b2\u03b3 protein complex into G\u03b1 and G\u03b2\u03b3. When G\u03b1 and G\u03b2\u03b3 are separated they\ncan activate other proteins, amongst which Guanidine Exchange Factors (GEFs). 3) GEFs\nactivate monomeric G proteins such as Ras, Rap and Rac. Activation occurs by exchanging\nthe nucleotide GDP for GTP in the monomeric G protein. There is a strong activation of these\nmonomeric G proteins at the front of and barely any activation at the back of the cell. 4)\nThese active monomeric G proteins trigger many other signal transduction pathways at the\nfront of the cell, which subsequently lead to changes in the cytoskeleton (the skeleton of the\ncell). At the front of the cell the cytoskeleton part actin is elongated, leading to the formation\nof pseudopods (protrusions of the cytoskeleton at the front of the cell). The remainder of the\ncell is contracted and dragged along by a co-operative effort of the cytoskeleton parts actin\nand myosin at the side and back of the cell.\nChapter 1 introduces chemotaxis in both human white blood cells and Dictyostelium. It\n\ndescribes how chemotaxis receptors and heterotrimeric G proteins are regulated, based on\nrecent literature. The cell has mechanisms to adjust the sensitivity and number of chemotaxis\nreceptors. Heterotrimeric G proteins are regulated by three different type of enzymes; GEFs\n(Guanidine Exchange Factors), RGS (Regulator of G proteins Signaling) and GDIs (Guanidine\nDissociation Inhibitors). GEFs activate heterotrimeric G proteins and extend their activity, RGS\ninactivate and shorten the activity, while GDIs block activation of heterotrimeric G proteins.\nThe monomeric G proteins Ras, Rap and Rac are the first proteins in the chemotaxis signal\ntransduction pathway with a much stronger activation at the front of the cell. Oppositely, the\nactivation of the heterotrimeric G proteins G\u03b1 and G\u03b2\u03b3 is directly proportional the steepness\nof the gradient. It is not yet completely understood how the signal magnification at the front\nof the cell is achieved. This is in part unclear because very few factors are known that can\nbind and connect both heterotrimeric and monomeric G proteins. In chapter 2 a new protein\nis described, Leucine Rich Repeat protein A (LrrA), which can bind both heterotrimeric and\nmonomeric G proteins. LrrA does not contain any enzymatic domains and has no preference\nfor binding to active or inactive G proteins (enzymes often have a preference). These findings\nin combination with LrrA being able to bind simultaneously to G\u03b1 and Ras, strongly suggests\nLrrA functions as a scaffold protein. When the LrrA gene is deleted in Dictyostelium many\nthings go wrong in the chemotaxis signal transduction pathway in the mutant. The mutant\nshows less activation of heterotrimeric G proteins, while the activation of monomeric G\nproteins Ras, Rap and Rac is elongated, and more actin filaments are produced in response\nto cAMP. LrrA mutant cells can no longer form spores and chemotax less efficiently towards\ncAMP. Together our results show that LrrA is a connector between heterotrimeric and\nmonomeric G proteins and is important for both spatial and temporal regulation of different\ncomponents of the chemotaxis signal transduction pathway.\nThe activation mechanism of Rap1, a monomeric G protein, is described in chapter\n3. Rap1 plays a role in chemotaxis, but is also involved in cell adhesion and cell division\nprocesses amongst others. We have identified two new Rap specific GEFs (GefL and GefQ)\nand in chapter 3 we describe their role together with the known RapGEFs (GbpD and GflB). 6\nGefQ and GbpD are primarily involved in activation of Rap1 during the growth phase (in\nthe presence of food), while GefL and GflB are important for starved cells. GefQ plays a\nrole in chemotaxis towards folic acid (chemotaxis towards bacteria). GbpD is important for\ncell adhesion and is part of a positive feedback loop together with Rap1. GefL is important\nfor chemotaxis towards cAMP and for the development into spores. GflB is activated by\nthe heterotrimeric G protein G\u03b1 and plays a role in chemotaxis towards cAMP. Chapter 3\nthus gives an overview on how the activation of the monomeric G protein Rap1 is regulated\nthroughout the development of Dictyostelium.\nChapter 4 focuses on regulation of the cytoskeleton, and in particular actin polymerization.\nWe show that actin filament formation in response to cAMP is partly dependent on\nRap1. Surprisingly we also found that actin has an inhibitory effect on Rap1 activation. As\nmentioned above Rap1 is part of a positive feedback loop: Rap1 activates the enzyme PIPK,\nPIPK produces the lipid PIPP, PIPP activates the GEF GbpD and GbpD activates Rap1. This\nloop functions as a driving force for Rap1 activation, resulting in an increasing amount of\nactive Rap1. However, Rap1 also induces actin, and actin functions as a break on this positive\nfeedback loop. Therefore, too much activation of Rap1 will automatically lead to an inhibition\non Rap1 activation.\n\nChapter 5 summarizes all the results and puts them in a wider context. My thesis\ndemonstrates that chemotaxis is strongly regulated at all levels of the signal transduction\npathway. Both the timing of activation and the localization of proteins is regulated. The many\nlayers of regulation result in a robust but flexible system that functions in both low and high\nconcentrations of chemo-attractant. It can be difficult to interpret data in this system because\nof the many layers of regulation and different feedback loops. However, by asking clear\nquestion and by carefully considering experimental set-ups one can gain more knowledge on\nchemotaxis. By comparing the chemotaxis data from Dictyostelium to mammalian cells we\ncan create a general model on how chemotaxis works.\n\nfolate cAMP\nexpression level\nfAR1 cAR1 receptor a nity\nGEFs\nG\u03b14 G\u03b2\u03b3 G\u03b12 G\u03b2\u03b3 RGS\nGDIs\nLrrA\n\nRas Ras Rac\n\nGefQ G B GefL\n\nPIPK\n6 Rap1 GbpD PIPP\n\nIQGAPN\nactin\nA schematic\nof the different parts of the chemotaxis pathway in Dictyostelium discussed\nwithin this thesis. In green the regulation of the chemotaxis receptors and heterotrimeric G proteins\nreviewed in chapter 1. In pink the scaffold protein LrrA connected to its interaction partners by lines,\ndiscussed in detail in chapter 2. In blue all four Rap1 GEFs, three of which have been investigated\nin chapter 3. In yellow the Rap1 amplification loop involving Rap1, PIPK, PIPP and GbpD, and the\nIQGAPN dependent inhibition of this loop by actin described in chapter 4. Solid lines represent direct\ninteractions while dotted lines represent indirect interactions.\n\nDe geco\u00f6rdineerde beweging van cellen richting een chemische stof (chemo-attractant)\nwordt ook wel chemotaxis genoemd. Chemotaxis is belangrijk voor meerdere lichamelijke\nprocessen, zoals wondgenezing, embryonale ontwikkeling en immuunreacties op infecties.\nMaar chemotaxis speelt ook een rol bij sommige ziektes, zoals het uitzaaien van kankercellen,\nastma en de ziekte van Crohn. Omdat chemotaxis een rol speelt in zoveel verschillende\nprocessen is het nuttig om dit proces te onderzoeken en beter te begrijpen.\nOnderzoek met menselijke cellen, zoals witte bloedcellen, kan lastig zijn omdat deze\ncellen niet lang in leven blijven buiten het lichaam. Bovendien is het lastig om op DNA-niveau\nveranderingen aan te brengen in deze cellen. In plaats daarvan wordt er veel gebruik gemaakt\nvan het modelorganisme Dictyostelium disco\u00efdeum. Dit is een eencellige amoebe die in de\ngrond leeft en daar bacteri\u00ebn eet. Wanneer er te weinig voedsel is voor de amoebe begint hij\neen stof af te scheiden genaamd cyclisch AMP (cAMP). cAMP werkt als een chemo-attractant\nwaardoor omliggende amoeben op de stof afkomen door middel van chemotaxis. Uiteindelijk\nkomen de cellen samen en vormen een multicellulaire structuur met een steel en bovenop\neen bolletje met sporen. Deze sporen kunnen meegenomen worden door de wind en op een\nandere plek met meer voedsel weer verder groeien. In het laboratorium zijn Dictyostelium\ncellen makkelijk te groeien in petri-schaaltjes of in een erlenmeyer met medium. Daarnaast\nzijn de cellen haplo\u00efd (ze hebben maar \u00e9\u00e9n exemplaar van ieder chromosoom) waardoor\nhet makkelijker is om genetische veranderingen aan te brengen. De manier waarop de\nDictyostelium cellen richting de stof cAMP bewegen lijkt bovendien sterk op de manier hoe\nwitte bloedcellen zich bewegen. Onderzoek naar chemotaxis in Dictyostelium cellen kan\ndaarom helpen bij het begrijpen van chemotaxis in menselijke cellen.\nHet chemo-attractant wordt aan de buitenkant van de cel gedetecteerd door receptoren,\ndit zijn eiwitten die door de wand van de cel steken. In een gradi\u00ebnt zullen aan de kant van de\nhoge concentratie meer receptoren cAMP binden, en meer receptoren geactiveerd worden.\nVia een signaaltransductiepad aan de binnenkant van de cel wordt deze gradi\u00ebnt omgezet 6\ntot beweging van de cel richting de stof. Dit pad kan je grofweg indelen in 4 stappen: 1)\nDe chemo-attractant (cAMP in het geval van Dictyostelium) bindt aan receptoren aan de\nbuitenkant van het celmembraan en activeert deze. De activatie van de receptor zorgt voor\neen vormverandering van de receptor aan de binnenkant van de cel. 2) Door deze vorm-\nverandering raakt het gekoppelde heterotrimere G-eiwitcomplex G\u03b1\u03b2\u03b3 los van de receptor\nen splitst zich in G\u03b1 en G\u03b2\u03b3. Wanneer G\u03b1 en G\u03b2\u03b3 los zijn van de receptor kunnen ze andere\neiwitten activeren, waaronder Guanidine uitwisselings factoren (GEFs). 3) Monomere\nG-eiwitten zoals Ras, Rap en Rac worden geactiveerd door GEFs. Activatie gebeurt door\nhet verwisselen van de nucleotide groep GDP met GTP in het monomere G-eiwit. Deze\nmonomere G-eiwitten worden aan de voorkant van de cel sterk geactiveerd maar niet aan\nde achterkant. De monomere G-eiwitten zorgen voor de activatie van veel andere transduc-\ntiepaden aan de voorkant van de cel. 4) De verschillende paden leiden tot veranderingen in\nhet cytoskelet (het skelet van de cel). Aan de voorkant wordt het cytoskelet-onderdeel actine\nverlengd, dit leidt tot vorming van pseudopoden, uitstulpingen aan de voorkant van de cel.\nDe rest van de cel wordt samengetrokken en meegetrokken door een samenwerking tussen\nde cytoskelet-onderdelen actine en myosine aan de zij- en achterkant van de cel.\n\nHoofdstuk 1 geeft een inleiding over chemotaxis in zowel menselijke witte bloedcellen\nals in Dictyostelium. Het beschrijft hoe chemotaxis-receptoren en heterotrimere G-eiwitten\ngereguleerd worden, gebaseerd op recente literatuur. De cel heeft mechanismen om de\nhoeveelheid en de gevoeligheid van receptoren op de cel aan te passen. De heterotrimere\nG-eiwitten worden gereguleerd door een drietal enzymen, de GEFs (Guanidine uitwisselings\nfactoren), RGS (regulator of G protein signaling) en GDIs (guanine nucleotide dissociatie\nremmers). De GEFs activeren heterotrimere G-eiwitten en verlengen de activiteit, RGS\ninactiveren en verkorten de activiteit, terwijl GDIs de activatie blokkeren.\nDe monomere G-eiwiten Ras, Rap en Rac zijn de eerste eiwitten in het chemotaxis\ntransductiepad die een veel sterkere activatie aan de voorkant van de cel hebben. In\ntegenstelling is de activatie van heterotrimere G-eiwitten G\u03b1 en G\u03b2\u03b3 recht evenredig met\nde sterkte van de gradi\u00ebnt. Het is nog niet compleet bekend hoe de versterking van het\nsignaal aan de voorkant van de cel wordt bereikt. Dit komt onder andere omdat er nog maar\nweinig factoren bekend zijn die zowel de heterotrimere als monomere G-eiwitten binden. In\nhoofdstuk 2 wordt een nieuw eiwit beschreven, Leucine Rich Repeat eiwit A (LrrA), dat aan\nzowel heterotrimere als monomere G-eiwitten kan binden. We denken dat dit eiwit werkt als\neen soort steiger-eiwit die meerdere eiwitten bindt en samenbrengt. Dit vermoeden wordt\nonderbouwd omdat LrrA geen enzymatische domeinen bevat, LrrA geen voorkeur heeft\nvoor de actieve of inactieve vorm van G-eiwitten (enzymen hebben vaak een voorkeur), en\ndoordat G\u03b1 en Ras tegelijkertijd lijken te kunnen binden. Wanneer het LrrA gen verwijderd\nwordt uit Dictyostelium cellen gaan er allerlei dingen in het chemotaxis signaaltransductie-\npad fout in de mutant. Er is minder activatie van heterotrimere G-eiwitten, terwijl de activatie\nvan monomere G-eiwitten Ras, Rap en Rac langer duurt, daarnaast worden er minder actine\ndraden gevormd na toevoeging van cAMP aan de mutant. Bovendien kunnen deze cellen\nniet langer sporen vormen en is chemotaxis minder effici\u00ebnt. LrrA verbindt heterotrimere\nen monomere G-eiwitten, en is belangrijk voor de timing en lokalisatie van verschillende\n6 componenten in het signaaltransductiepad.\nDe activatie van Rap1, een monomeer G-eiwit, wordt beschreven in hoofdstuk 3. Rap1\nspeelt een rol in chemotaxis, maar is ook belangrijk voor onder andere celadhesie en\nceldeling. In hoofdstuk 3 worden twee nieuwe GEFs ge\u00efntroduceerd (GefL en GefQ), naast\ntwee GEFs die al bekend waren (GbpD en GflB), welke allemaal Rap1 kunnen activeren.\nGefQ en GbpD spelen vooral een rol bij de activatie van Rap1 voordat cellen gehongerd\nworden, terwijl GefL en GflB belangrijk zijn in gehongerde cellen. GefQ speelt een rol in\nchemotaxis naar foliumzuur (chemotaxis naar bacteri\u00ebn). GbpD is belangrijk voor celadhesie,\nen zit in een zelfversterkende lus met Rap1. GefL is belangrijk voor chemotaxis naar cAMP en\nvoor de ontwikkeling van Dictyostelium cellen tot sporen. GflB wordt geactiveerd door het\nheterotrimere G-eiwit G\u03b1 en speelt een rol in chemotaxis naar cAMP. Hoofdstuk 3 geeft een\noverzicht hoe de activatie van het monomere G-eiwit Rap1 gereguleerd wordt gedurende de\nontwikkeling van Dictyostelium.\nIn hoofdstuk 4 ligt de focus op het cytoskelet, en met name actine. Allereerst beschrijft\nhet dat de cel actine aanmaakt als het in aanraking komt met cAMP, en dat dit gedeeltelijk\nafhankelijk is van Rap1. Maar verassend genoeg hebben we hier ontdekt dat actine een\nremmende werking heeft op Rap1 activatie. Zoals hierboven gemeld bevindt Rap1 zich in\neen zelfversterkende lus: Rap1 activeert het enzym PIPK, PIPK maakt het lipide PIPP, PIPP\n\nactiveert de GEF GbpD en GbpD activeert Rap1. Deze lus werkt als een soort vliegwiel voor\nRap1 activatie, waardoor steeds meer Rap1 actief wordt. Maar Rap1 activeert ook actine en\nactine werkt als een rem op dit vliegwiel. Dus te veel Rap1 activatie leidt automatisch tot een\nremming van Rap1 activatie.\nIn hoofdstuk 5 worden alle resultaten nogmaals samengevat, en in een bredere context\ngeplaatst. In z\u2019n geheel laat mijn thesis duidelijk zien dat chemotaxis sterk gereguleerd wordt\nop alle niveaus van het signaaltransductiepad. De timing van activatie en lokalisatie van\neiwitten wordt gereguleerd. Door de vele lagen van regulatie ontstaat een robuust, maar\nook flexibel systeem dat werkt in zowel hoge als lage concentraties van chemo-attractant.\nDoor de vele lagen van regulatie, en door meerdere lussen in het transductiepad is het soms\nlastig om data te interpreteren. Maar door duidelijke vragen te stellen, en door eerst goed\nna te denken over hoe je een experiment opzet kunnen we nog steeds meer informatie\nverkrijgen over chemotaxis. Door de informatie verkregen met Dictyostelium te vergelijken\nmet chemotaxis in zoogdiercellen ontstaat een algemeen beeld hoe chemotaxis werkt.\n\nfolate cAMP\nexpressie niveau\nfAR1 cAR1 receptor a niteit\nGEFs\nG\u03b14 G\u03b2\u03b3 G\u03b12 G\u03b2\u03b3 RGS\nGDIs\nLrrA\n\nRas Ras Rac\n\nGefQ G B GefL\nPIPK\n\nRap1 PIPP\nGbpD\n\nIQGAPN\nactine\nEen schematisch overzicht van de verschillende onderdelen van het chemotaxis signaaltransductiepad\nin Dictyostelium beschreven in dit proefschrift. In groen de regulatie van de chemotaxis receptoren\nen heterotrimere G-eiwitten beschreven in hoofdstuk 1. In roze het steiger-eiwit LrrA dat via lijnen is\nverbonden met zijn interactiepartners, beschreven in hoofdstuk 2. In blauw de vier Rap1 GEFs, waarvan\ner drie zijn onderzocht en beschreven in hoofdstuk 3. In geel de zelfversterkende lus bestaande uit\nRap1, PIPK, PIPP en GbpD, en de actine-gemedieerde remming van deze lus via IQGAPN, welke zijn\nbeschreven in hoofdstuk 4. De ononderbroken lijnen staan voor directe interacties en de onderbroken\nlijnen geven indirecte interacties aan.","auteur":"Marjon Kamp","auteur_slug":"marjon-kamp","publicatiedatum":"29 november 2019","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/marjonkamp?iframe=true","url_download_pdf":"","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604071206","isbn":"978-94-034-2152-0","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Rijksuniversiteit Groningen","afbeeldingen":13467,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Rijksuniversiteit Groningen","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/9151","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=9151"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/9151\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":9152,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/9151\/revisions\/9152"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/13467"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=9151"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=9151"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}