Het DUX4-gen zit op chromosoom 4

Het begint allemaal met een zaad- en een eicel. De uit de samensmelting resulterende bevruchte eicel (de zygoot) bevat een kopie van het genoom van beide ouders, maar dat genoom wordt pas actief nadat de zygoot zich enkele malen gedeeld heeft. Wat gebeurt er om die, wat heet, zygote genoomactivering, te laten plaatsvinden? Wie of wat is de ‘aanstichter”? Onderzoekers van het EPFL (Zwi) denken die nu gevonden te hebben in een eiwit uit de DUX-familie: DUX4 bij mensen en DUX bij muizen. Ik vraag me dan af: hoe komt dat eiwit dan ineens in die embryocellen? Daarvoor zal toch het DUX4-gen moeten zijn geactiveerd?

Alberto de Iaco werkt in het lab van Didier Trono bij het EPFL in Lausanne. Hij stuitte op een schijnbaar irrelevant onderzoek naar de productie van het eiwit DUX4 bij patiënten met een bepaalde vorm van spierdystrofie. Dat eiwit wordt normaal alleen aangetroffen in de vroegste fase van de menselijke embryo-ontwikkeling. Het bleek hem dat DUX4 bij die patiënten wordt aangemaakt in spiercellen. Het schakelt een hele reeks genen aan die gedurende de zygote genoomactivering actief zijn. Dat zette hem op het spoor.
Om dat idee te onderbouwen analyseerde hij beschikbare gegevens om te bepalen welke delen van het menselijke genoom actief zijn in de eerste dagen van de embryonale ontwikkeling. Hij en zijn medeonderzoekers vonden dat DUX4 een van de eerste genen is die in een embryocel actief worden. Daardoor ontstaat er veel DUX4 in die cellen vlak voor de zygote genoomactivering.
Vervolgens konden de onderzoekers aantonen dat DUX4 zich bindt aan het regelgedeelte van genen, waardoor die actief worden. De DUX-familie bestaat uit transcriptiefactoren.

Muisjes

Bij muisjes keken ze hoe het muizenequivalent van DUX4 (DUX zonder meer) zich gedraagt. In een kweek vertoonde een klein deel van de muizenembryocellen een expressiepatroon van de ‘fase 2′-embryo’s voor ze weer terugevolueerden. Als de onderzoekers het DUX-gen verwijderden dan bleef die verandering uit.
Het laatste bewijsstuk denken de onderzoekers gevonden te hebben door met behulp van de CRISPR/Cas9-methode het DUX-gen te verwijderen in een bevruchte eicel. Het resultaat was dat de zygote genoomactivering helemaal uitbleef en de verdere embryo-ontwikkeling stopte. De onderzoekers concludeerden vervolgens dat de DUX-familie dus de aanstichter is van de genoomactiviteit bij mens en muis en misschien wel bij alle baarmoederlijke zoogdieren.
Trono: “Een oud vraagstuk is opgelost. Deze studie laat zien wat het genetisch programma aanzet dat ons maakt tot wat we zijn. Dat onderzoek kan ook helpen te begrijpen wat de oorzaken zijn van onvruchtbaarheid en misschien leidt dat wel tot nieuwe behandelingswijzen voor DUX-gerelateerde spierdystrofieën.”

En ja hoor, helemaal aan het eind van het persbericht staat het dan: de onderzoekers zijn nu nieuwsgierig naar wat er voor zorgt dat DUX(4) wordt aangemaakt. Wie sticht de ‘aanstichter’ aan?

Bron: EurekAlert