Organisatie DNA in de kern is een zootje

De organisatie van DNA/chromatine

Op het achterste plaatje zijn de chromatinedraden te zien (zwart). Het voorste plaatje geeft de pakkingsdichtheid aan: rood voor dichte pakking tot blauw voor minste pakkingsdichtheid (afb: Salk-instituut)

Veel zaken rond het systeem dat we leven noemen zijn (ons mensen) duister. Neem nou de organisatie van DNA in de kern van een cel. Volgens de leerboeken zit dat superlange molecuul, keurig ingepakt in histonen, netjes geordend in de kern, als een soort parelketting die steeds dikkere ‘draden’ vormt. Nu zijn onderzoekers er voor het eerst in geslaagd de organisatie van het chromatine (DNA plus omringende histonen) te bekijken. De leerboeken moeten herzien worden. De organisatie ziet er op het eerste gezicht erg chaotisch uit: een ordeloze kluwen, zo lijkt het. Waarschijnlijk is die ‘ordeloosheid’ een georganiseerde chaos.  Lees verder

Muizenstamcellen hebben wandelende genen

Het lijkt er op dat cellen geen vaste plaats hebben in het genoom. Onderzoekers van het Britse Brabaham-instituut en van het Weizmann-instituut in Israël denken dat die wandelende genen cellen helpen te reageren op veranderingen, aangezien met verandering van positie ook de activiteit van het gen verandert. Lees verder

Zoogdiercellen gebruikt voor ‘DNA-computer’

DNA-recombinase

DNA-recombinases herkennen ‘hun’ stukje DNA, knippen dat er uit en hechten de ‘wond’ weer

DNA intrigeert, ook de computerbouwers zijn geïnteresseerd. DNA zou het perfecte materiaal zijn om langdurig veel gegevens op te slaan, maar met DNA zou ook te rekenen zijn. Nu schijnen onderzoekers zoogdiercellen genetisch te hebben aangepast met als doel het DNA complexe taken te laten uitvoeren. Let wel: die uiterst competente ‘DNA-computer’ is er nog niet. Hun ‘DNA-computer’ kan wel Booleaanse operaties uitvoeren, maar ze denken hun nieuwe programmeringstechnieken toch vooral te gebruiken voor de verbetering van behandelmethoden: van kankertherapieën tot het aanmaken van nieuwe weefsel. Lees verder

DNA pluripotente stamcellen vouwt verkeerd (?)

De ruimtelijke structuur van DNA (warmtekaarten)

De ‘warmtekaart’ verraadt’ de nabijheid van stukken DNA in de ruimte. Die kaarten zijn de afgelopen jaren steeds nauwkeuriger geworden (eronder ter vergelijking de ontwikkeling in de yv-techniek) (afb: univ.v.Pennsylvania)

Sinds een jaar of tien geleden onderzoekers een manier hebben gevonden om van rijpe cellen weer stamcellen te maken, is de hoop gegroeid dat het medisch arsenaal aanzienlijk kan worden uitgebreid met, onder meer, de synthese van organen. Die wat genoemd wordt pluripotente stamcellen blijken nog wel eens ‘uit de bocht’ te vliegen en zich te ontwikkelen tot kankercellen. Onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Pennsylvanië denken dat die ‘misstappen’ te maken kunnen hebben met het vouwpatroon in het DNA. Lees verder

Nieuwe manier om ‘troep-DNA’ interpreteren

De wisselwerking tussen versterkers (enhancers) en genen

Zo ongeveer koppelen versterkers (2) aan het te activeren gen (3). Het enzym RNA-polymerase (7) zorgt voor het kopiëren van het gen in boodschapper-RNA (afb: Wiki Commons)

Maar een klein deel van DNA codeert voor eiwitten, de rest is troep (junk) dacht men ooit. Dat blijkt inmiddels niet waar te zijn, maar hoe dat nu wel in elkaar steekt is nog verre van duidelijk. Onderzoekers van de Gladstone-instituten in San Fransisco (VS) hebben een techniek bedacht, TargetFinder gedoopt, om dat zogenaamde ‘troep-DNA’ van het menselijke genoom te kunnen interpreteren in de hoop en verwachting dat dat iets oplevert om tot nu toe moeilijke geneesbare ziektes te kunnen behandelen.
Lees verder

Een tweede laag in de epigentica ontdekt (?)

C-methylering van DNA

Methylering van de C dempt de activiteit van genen

Genetica, erfelijkheidsleer, is ons bekend, tenminste het begrip genetica, maar er is ook zo iets als epigenetica. Dat zou je de tweede laag van de genetica kunnen noemen. Daar wordt de activiteit van de genen in het DNA geregeld. Daar schijnt nu een derde (?) laag aan te moeten worden toegevoegd (of is het een variatie op de tweede laag?).  In ieder geval is het model van de genetica weer een stukje ingewikkelder geworden, als het klopt wat de onderzoekers van, onder meer, de universiteit van Cambridge hebben gevonden. Lees verder

Waarom sommige genen erg actief zijn

DNA

Het genoom plus ‘verpakking’ vormen samen het chromatine

DNA zit met zijn bijna 2 m lengte opgepropt in een kern met een afmeting van 0,01 mm. Om het molecuul zit nog eens een verpakking van eiwitten (histonen). Die histonen zijn de bouwstenen van de verpakking en worden nucleosomen genoemd. Die verpakking beschermt het DNA, maar maakt het molecuul ook onafleesbaar en zoals we allemaal van de middelbare school weten moet DNA kunnen worden afgelezen om eiwitten te kunnen aanmaken in de ribosomen. Er moet dus iets gebeuren om een stukje DNA ‘bloot’ te leggen. Hoe cellen het fiksen om het juiste stukje DNA, waarvan het begin wordt aangegeven door een promotor (een stukje DNA), af te lezen is nauwelijks bekend. Zwitserse onderzoekers ontdekten dat de promotors konden worden onderscheiden in twee soorten, afhankelijk van de nucleosoomstabiliteit. Als de aanpalende nucelosomen instabiel waren, dan bleken de daarbij behorende genen akelig actief te zijn zoals die welke betrokken zijn bij celgroei en -deling. Stabiele nucleosomen schermen genen af die minder actief zijn.   Lees verder

Methode gevonden transgen te manipuleren

Luciferase van vuurvliegje

Het eiwit luciferase van het vuurvliegje (afb: Wiki Commons)

Koreaanse onderzoekers hebben een methode beschreven, waarbij met hulp van kleine RNA-moleculen (mrR-122) een ingebouwd gen, een transgen, is te (de)activeren, zonder dat andere eigen genen daar last van hebben. Het is alsof er een knop is gevonden om de grootte van de genactiviteit te regelen. Lees verder

Het epigenoom (deels) in kaart gebracht

Stukje DNAZo’n 15 jaar geleden werd het hele menselijke genoom ruwweg in kaart gebracht. Nu hebben we het, dachten we. Nu hoeven we alleen nog maar te weten welke genen met welke ziektes verbonden zijn en we roeien erfelijke aandoeningen radicaal uit. Ach, welk simplisme. Dat hele ‘levensscript’ dat in ons DNA zou zijn vastgelegd zit iets ingewikkelder in elkaar. Er bestaat nog zoiets als een epigenoom, een laag ‘boven’ het moleculaire domein van het erfmolecuul, waarin vastgelegd is welke genen wel en welke niet actief zijn. Dat epigenoom is minstens zo belangrijk als het genoom en onderzoekers hebben zich verbonden in een epigenoom-consortium om die ‘tweede laag’ in kaart te brengen. De eerste ruwe opzet is nu klaar en heeft geleid tot een twintigtal artikelen in Nature. Lees verder

Met CRISPR-Cas9 geen genen knippen maar sturen

CRISPR-Cas9 met gids-RNA en doel-DNA

Het Cas9-complex (blauw) ‘omarmt’ het gids-RNA (geel) en doel-DNA (rood) (afb: Bang Wong)

CRISPR-Cas is een bacterieel moleculair complex dat gebruikt wordt om heel nauwkeurig genen uit DNA te knippen, maar onderzoekers van MIT in Cambridge (VS) en uit Japan hebben ontdekt dat daarmee ook de expressie (=activiteit) van genen is te sturen. Lees verder