NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/nwo-domein-enw/onderzoeksprogrammas/vrije-programmas/fysische-bronnen-van-variabiliteit-in-een-simpel-brein/

Geprint op :
14 december 2017
21:52:18

Variabiliteit in het gedrag van biologische organismen wordt vaak verklaard door onderliggende variatie in 'nature', dat wil zeggen door genetische aanleg, en door 'nurture', de leefomgeving. Toch bestaat er zelfs in genetisch identieke individuen die onder exact dezelfde omstandigheden opgroeien, een derde, intrinsieke vorm van variabiliteit, die een fysische oorsprong heeft. Fluctuaties in fysische processen op het moleculaire niveau dragen namelijk sterk bij aan variabiliteit in biologische systemen. Zulke moleculaire 'ruis' in essentiële biochemische processen, waaronder de productie van eiwitten, kan leiden tot buitengewoon variabel gedrag op het niveau van individuele cellen. Echter, hoe complexe meercellige organismen, zoals wij, variabel gedrag genereren is nog altijd een mysterie.

In dit programma proberen de onderzoekers een antwoord op deze uitdagende vraag te vinden door te kijken naar de nematode worm C. elegans – één van de eenvoudigste vormen van leven met een zenuwstelsel. Deze wormen vertonen grote variabiliteit in gedrag, zelfs in genetisch identieke individuen die in exact dezelfde omgeving leven. Tegelijkertijd hebben zij een extreem simpel en goed gekarakteriseerd zenuwstelsel, bestaand uit 302 neuronen verbonden door ongeveer 7000 synapsen. Dit maakt het mogelijk te bestuderen hoe fysische fluctuaties op het moleculair niveau zich kunnen voortplanten tot het niveau van het gedrag van het hele organisme. Door het koppelen van variatie in het bewegingsgedrag van de worm, met fluctuaties in de productie en beweging van eiwitten en de activiteit van neuronen, bestuderen de onderzoekers in welke mate de variabiliteit op het niveau van het hele organisme te verklaren is uit fysische processen.

Programmaleider Tom Shimizu (AMOLF): "Dit programma brengt een unieke combinatie samen van zowel expertises in biofysische meettechnieken op alle relevante schalen – van moleculen tot het hele organisme – als de theoretische aanpak om deze verschillende schalen te overbruggen. Wij zijn erg enthousiast dat wij met dit FOM-programma ook een start kunnen maken met het ontwikkelen van een biofysica op het niveau van organismen."

Dit programma is een samenwerking van:

  • AMOLF: T.S. Shimizu, J.S. van Zon
  • Vrije Universiteit: G.J. Stephens, E.J.G. Peterman
  • Hubrecht Instituut: A. van Oudenaarden, H.C. Korswagen
  • Universiteit Utrecht: S.J.L. van den Heuvel
  • Erasmus MC: G. Jansen
titel van het programma: The signal is the noise: seeking physical origins of fluctuation in organism-scale behavior
leider van het programma: Dr. T.S. Shimizu
deelnemende onderzoeksgroepen bij: AMOLF, Vrije Universiteit, Hubrecht Instituut, Universiteit Utrecht en Erasmus MC
looptijd: 2015 - 2019
budget: M€ 2,4