‘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

Door BACE1 te temmen verdwijnen de plaques

Verlaagde BACE1-spiegel doet plaques verdwijnen

De muisjes met een verlaagde BACE1-spiegel raakten hun plaques weer kwijt (afb: Hu et. al.)

Door de aanmaak van het enzym BACE1(betasecratase) te reduceren verdwenen de plaques in de hersens van Alzheimermuisjes. Het leervermogen herstelde gedeeltelijk bij die groep proefdiertjes. Het was al bekend dat dat de plaquevorming vermindert, maar niet dat die helemaal verdwenen. Dat is op zich al opmerkelijk: zouden die andere onderzoekers hebben zitten slapen? Lees verder

Onnatuurlijk eiwit fungeert in de cel als echt enzym

Onnatuurlijke eiwitten ffungeren in E. coli-bacterie

Onnatuurlijke eiwitten blijken in een E. colibacterie werkzaam te kunnen zijn. Daarvoor wordt wel eerst het natuurlijke eiwit (gltA) ‘onklaar’ gemaakt (afb: Synthetic Biology)

Er wordt volop gesleuteld aan het natuurlijke genetische systeem. Onlangs bouwden onderzoekers, bijvoorbeeld, twee nieuwe DNA-letters in in een bacteriecel, en die nieuwe letters codeerden voor niet-natuurlijke eiwitten. De cel maakte die, nutteloze eiwitten, nog braaf aan ook. Nu hebben onderzoekers rond Michael Hecht van de Princeton-universiteit een cel niet-natuurlijk eiwitten laten aanmaken, die ook nog fungeren als enzym. Het onnatuurlijk leven komt steeds dichterbij.
Lees verder

Het is gezellig druk in een cel: 42 miljoen eiwitmoleculen

Superbakkersgist verteert ook xylose

De superbakkersgist

Ik wist dat het een vrij drukke bedoening in een cel is, maar kon over de mate van drukte slechts speculeren. Nu is het officieel. Onderzoekers van de universiteit van Toronto (Can) hebben eens geteld, ze hadden kennelijk niks anders te doen, hoeveel eiwitmoleculen een cel telt. Ze kwamen tot 42 miljoen moleculen. Of eigenlijk hebben ze dat helemaal niet zelf gedaan, maar enkele tientallen studies doorgeploegd over de ‘bevolkingsdichtheid’ in gistcellen, geen mensencellen. 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

Synthetische eiwitten beloven nieuwe mogelijkheden

Retrovirus

Een (retro)virus dat, ontdaan van DNA, dienst doet als ‘voertuig’ bij gentherapie. De synthetische nucelocapsiden zijn minder problematisch dan virussen

Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Washington en Harvard hebben door de computer ontworpen eiwitten gemaakt die hun eigen genetisch materiaal vervoeren. Het is het idee dat deze niet-natuurlijke (synthetische) eiwitten ingewikkelde functies zouden kunnen uitvoeren in complexe omgeving net als de natuurlijke (maar dan anders).  Lees verder