‘Troep-DNA’ houdt ons genoom bij elkaar

Niet-coderend DNA

Niet-coderend DNA is niet bepaald nutteloos

Ooit werd het troep (‘junk’) genoemd, dat deel van het menselijk DNA dat niet codeert voor eiwitten (zo’n 98%), maar zo langzamerhand komen wetenschappers er achter dat het allemaal wat ingewikkelder in elkaar zit. Nu denken onderzoekers van de universiteit van Michigan (VS) ontdekt te hebben dat die ‘troep’ een belangrijke functie heeft in het bij elkaar houden van het genoom. Onder andere, voeg ik daar dan op eigen ‘gezag’ aan toe. Lees verder

Rapamycine corrigeert genetische afwijkingen bij gistcellen

Rapamycine als corrector van genetische mutaties (?)

Sommige mutaties die bij splijtingsgist leiden tot een afwijkende celgroei en -deling (l) werden gecorrigeerd na toevoeging van rapamycine (r) (afb: OIST)

Onderzoekers van de universiteit van Okinawa (Jap) hebben met behulp van het bacterieproduct rapamycine gistcellen met genetische afwijkingen weer normaal laten functioneren. De Japanse onderzoekers verwachten dat rapamycine, gebruikt als afweeronderdrukker na transplantaties, ook iets zal kunnen betekenen voor het behandelen van genetische afwijkingen bij mensen.

De onderzoekers deden hun proeven met zogeheten splijtingsgist (Schizosaccharomyces pombe) dat, onder meer, wordt gebruikt bij het brouwen van (Afrikaans) bier. Rapamycine, in Nederland bekend onder de naam sirolimus, wordt ook gebruikt als kankermedicijn. Het bacterieproduct trok de aandacht omdat het in staat bleek de levensduur van muizencellen te verlengen.
“Dit is het eerste systematische onderzoek naar mutaties die zijn te ‘genezen’ met rapamycine”, zegt onderzoeker Mitsuhiro Yanagida. “We wisten dat chromosoomafwijkingen bij gist te genezen zijn met hetzelfde middel. Nu hebben Kenichi Sajiki en medeonderzoekers meer dan twaalf andere genetische afwijkingen bij gist ontdekt die daar ook mee zijn te genezen.”

Celdeling

Rapamycine remt de celgroei en -deling door de functie van het enzym TOR-kinase te regelen. Dat eiwit is een signaalstof die de cel informatie verschaft over de voedselsituatie.
Ze veranderden het DNA van de splijtingsgistcellen zo, dat ze allemaal een specifieke mutatie hadden die leiden tot problemen met de celdeling bij een temperatuur van 36°C. Ze probeerden meer dan duizend mutaties uit, waarvan er 45 te ‘redden’ waren door rapamycine. Door toevoeging van dat eiwit verliep de celdeling weer normaal.

Uit een analyse van de genetische afwijkingen van de geredde gistcellen kon worden afgeleid dat twaalf genen een rol spelen bij de temperatuureffecten. Daarmee wisten de onderzoekers waar ze moesten zoeken naar de genezende eigenschappen van het middel.
De twaalf genen behoren tot vier functionele groepen. Een van die genen codeert voor een stressgeactiveerde kinase (SAPK). In gemuteerde vorm zorgt SAPK voor een afwijkende celgroei en -deling. Als dan rapamycine wordt toegevoegd dan herstelde die zich weer tot normaal.
In feite maskeert rapamycine het afwijkende gedrag van SAPK en zorgt voor een delicaat evenwicht tussen SAPK en TOR-kinase. Andere genen die in gemuteerde vorm door rapamycine worden gecorrigeerd coderen voor eiwitten die te maken hebben met de uitwisseling van chemicaliën tussen cellen en met de chromatinestructuur, het ‘ingepakte’ DNA van een cel. De onderzoekers denken dat als rapamycine de normale celgroei en -deling (ook wel proliferatie genoemd) bij gistcellen met afwijkend DNA kan herstellen tot normaal, dat bij de mens misschien ook zou kunnen werken.

Bron: EurekAlert

DNA-achtige moleculen verleiden enzymen tot binding

SYnthetische DNA-achtige moleculen aantrekkelijker voor enzymen dan echte DNA

Links de synthetische foldameren en rechts het DNA (afb: Ivan Huc)

Vorig jaar hebben onderzoekers al bewezen dat DNA met niet-natuurlijke nucleotiden (bouwstenen) simpelweg door de ‘natuur’ wordt geaccepteerd. Nu blijken niet-natuurlijke, DNA-achtige moleculen ook de activiteit van (natuurlijke) enzymen te kunnen beïnvloeden.
Lees verder

De 200 mutaties van niet-coderend DNA die er toe doen

OperatiekamerVoor lezers van dit blog mag bekend worden verondersteld dat ze weten dat het overgrote deel van het genoom bestaat uit niet-coderend DNA (nc-DNA). Het coderende deel, de genen, maken maar 2% uit van ons erfgoed. Het overgrote deel van de mutaties die worden geassocieerd met kanker komen uit dit niet-coderende deel. Het lijkt er op dat lang niet al die mutaties van belang zijn. Onderzoekers hebben nu een 200-tal nc-mutaties aangemerkt die er daadwerkelijk toe zouden doen.
Lees verder

Geprogrammeerd DNA levert (kanker)medicijn af

DNA-circuits te programmeren voor genregulering maar ook voor aanmaak biobrandstoffen

De twee Chens in het lab (geen familie, dus) (afb: univ. van Delaware)

Onderzoekers hebben strengen DNA zo geprogrammeerd dat ze eiwitten afleverden aan cellen om genen in en uit te schakelen. Een van die methoden die worden bedacht om heel gericht zieke cellen aan te pakken, maar deze DNA-circuits hoeven zich niet te beperken tot biomedische toepassingen. Lees verder

Misvormde pootjes door andere informatieverwerking genen

Sonic hedgehogeiwit

Het geluidsegeleiwit (Sonic hedgehog) (afb: WikiMedia Commons)

Het lijkt er op dat niet zozeer de genetische informatie op zich, maar de manier hoe die informatie verwerkt wordt kan leiden tot een verandering van fysieke kenmerken. Onderzoekers in Japan vonden dat een verandering in het nietcoderend deel van DNA van muizen leidt tot tot een aanzienlijke verandering van hun pootjes. De onderzoekers hebben het over hamertenen, maar de voetzolen van de hamerteenmuisjes zien er vrij ongestructureerd uit. Ze denken dat deze mutaties in het nietcoderende deel van genen een rol kunnen hebben gespeeld bij de evolutie. Lees verder

Openen ‘stilgelegd’ DNA maakt herprogrammering breder

Kenneth Zaret breidt mogelijkheden cel herprogrammering uit

Kenneth Zaret (afb: univ. van Pennsylvania)

Op papier ziet het er allemaal simpel uit. Je neemt, bijvoorbeeld, een huidcel en programmeert die om tot, zeg, een hartcel, maar in de praktijk valt dat nog niet mee en het rendement is laag. Nu denken onderzoekers van de universiteit van Pennsylvania (VS) een benadering te hebben bedacht die meer mogelijk maakt: ontstrengel de ‘knopen’ in het DNA-molecuul zodat die onbereikbare geen in dit ‘stitgelegde’ gebied ook kunnen worden geherprogrammeerd. Dat zou de mogelijkheden uitbreiden om van een type cel een ander te maken. Lees verder

DNA-webben van afweercellen waarschuwen voor indringers

DNA-spuwende afweercellen

DNA-spuwende afweercellen (afb: Science)

Als witte bloedlichaampjes virussen of andere indringers ontdekken dan waarschuwen ze andere cellen door  DNA uit te spuwen. Deze nieuw ontdekte truc van ons afweersysteem maakt het mogelijk razendsnel (in minuten) op bedreigingen te reageren. Lees verder

Hoe zou het leven er uit zien als er meer mogelijk was?

Floyd Romesberg en synthetisch leven met meer mogelijkheden

Floyd Romesberg (afb: Scrippsinstituut)

Het systeem dat leven heet is karig omgegaan met de mogelijkheden. Onze (genetische) informatie is opgeslagen in een molecuul dat opgebouwd is uit slechts vier verschillende bouwstenen en het aantal aminozuren dat levende systemen gebruiken om eiwitten mee te maken is beperkt tot 20 (of hooguit 22). De vraag is al vaker gesteld: is dat resultaat het maximaal haalbare of het gevolg van een vrij toevallige samenloop? Zou met zes bases (de DNA-bouwstenen) niet meer mogelijk zijn of met meer eiwitten (de ‘werkpaarden; van het leven)? Dan moet je je meteen realiseren dat met meer bases ook meer fouten (mutaties) zullen ontstaan. Bij twee bases is de replicatie van DNA (verdubbeling bij celdeling) nagenoeg foutloos. En wat leveren die extra aminozuren aan extra’s op? Is wat we nu kennen als leven niet welhaast perfect? Niet meer aan knoeien, dus? Vooralsnog wordt er vooral veel gespeculeerd. Lees verder

Vijftig jaar geleden werd al DNA gesynthetiseerd

Ik dacht, en waarschijnlijk velen met mij, dat het knutselen aan DNA iets van de laatste 20, 25 jaar was, maar het schijnt dat al in 1967 het eerste synthetische DNA in elkaar is gedraaid. Destijds bouwden onderzoekers het DNA van een virus na aangeduid met Phi X174. Dat was niet een heel moeilijke klus, want dat DNA bestaat uit slechts vijf of zes (sic) genen. Het zou voor het eerst zijn geweest dat er DNA in het lab is ‘gebouwd’.  Lees verder