Een rattenvrucht van 15,5 dagen (afb: der Spiegel)

Onderzoekers van de universiteit van New York hebben synthetische Hox-genen gemaakt en die ingevoegd in het genoom van stamcellen. Dat zouden ze hebben gedaan om er achter te komen hoe de bij die genen horende Hox-eiwitten het ‘lot’ van de cellen bepalen in een zich ontwikkelend organisme. Hox-eiwitten helpen cellen te leren en te onthouden waar hun plaats is in dat organisme.
Bijna alle dieren hebben een kop/staartas. Tijdens de ontwikkeling van een organisme in het foetale stadium zijn die Hox-eiwitten de architecten van het organisme die bepalen wat er met de cellen gebeurt, zodat organen en lichaamsdelen op de juiste plaats terechtkomen. Als de genen voor die eiwitten falen door verkeerde aansturing of door mutaties dan gaan dingen mis zoals geboorteafwijkingen of miskramen, maar kunnen ook sommige kankers ontstaan.
“Ik denk dat we ziektes of de ontwikkeling (van een organisme; as) niet kunnen begrijpen zonder de Hox-genen te bevatten”, zegt bioloog Esteban Mazzoni.
Het lijkt er op dat die Hox-genen zich lastig laten bestuderen. Die worden niet omringd door andere genen en hoewel veel stukken in het genoom herhalingen kennen zijn die rond Hox-clusters herhalingvrij. Dat zou de bestudering bemoeilijken met de huidige genoombewerkingstechnieken, zonder de buur-Hoxgenen te verstoren.

Mazzoni: “We kunnen DNA heel goed uitlezen en met CRISPR kunnen we dingen veranderen in het genoom, maar we zijn nog niet erg goed in het vanaf nul schrijven (van stukjes genoom; as). Dat schrijven of bouwen van nieuwe stukjes doen we (genoom; as) om te kijken of die werken; in dit geval om erachter te komen wat de kleinste eenheid is voor een cel om te weten waar die zich in het organisme bevindt.”
De onderzoekers synthetiseerden stukken DNA aan de hand van de Hox-genen van ratten. Vervolgens werden die synthetische genen ingevoegd in (pluripotente) stamcellen van muisjes. Daardoor was het voor de onderzoekers mogelijk onderscheid te maken tussen het synthetische DNA en de natuurlijke cellen van de muisjes.

Zo zouden de onderzoekers hebben kunnen onderzoeken hoe de Hox-genen (schrijft het persbericht, maar ik houd het op de -eiwitten; as) er voor zorgen dat de cellen zich kunnen ‘oriënteren’. In zoogdieren worden de Hox-clusters omringd door gebieden die de activiteit van de Hox-genen sturen.
Het was niet bekend of de cluster alleen of samen met andere elementen de cellen hun plaats leren (te onthouden). De onderzoekers zagen dat de genrijke clusters alle benodigde informatie bevatten om voor de cel duidelijk te maken welke plaats ze innemen en dat ook te onthouden. Ze denken dat de compactheid van de Hox-clusters de cellen helpt leren hun locatie te kennen. Dat werd al langer gedacht, maar was lastig te bewijzen.

Vorm

De onderzoekers denken deze aanpak een nieuwe manier is om de ontwikkeling van een organismen maar ook ziektes te bestuderen. Mazzoni: “Verschillende soorten hebben verschillende structuren en vormen. Zo heeft een slang een lange thorax (ribbenkast; as) en geen ledematen en heeft een rog geen thorax en alleen maar ledematen. Een beter begrip van de Hox-clusters kan ons helpen begrijpen hoe die systemen zich aanpasten om verschillende dieren te maken.”
Medeonderzoeker Jef Boeke stelt dat het maken van DNA-sequenties behulpzaam kan zijn bij het onderzoeken van ziektes die een ingewikkelde genetische oorsprong hebben. “Nu hebben we een methode om veel nauwkeuriger modellen te maken voor verschillende dieren.”

Bron: Science Daily