Bloedwandcellen; de celkernen zijn blauw gekleurd, de mitochondriën oranje en het celskelet groen (afb: WikiMedia Commons)

Toen zo’n twintig jaar geleden het menselijk genoom was ontcijferd/uitgelezen dachten veel onderzoekers dat we nu het ‘boek van het menselijk leven’ in handen hadden. Hoe naïef. Zo langzamerhand komen we stukje bij beetje er achter hoe DNA werkt, met diverse systemen om genen te (de)activeren. Het lijkt er nu op dat actieve genen zich in een andere fase bevinden dan niet-actieve: vloeibaar (gel) en vast (sol) (achtereenvolgens).
“We kwamen er achter dat delen van DNA die worden gebruikt vloeibaar zijn, terwijl de ongebruikte delen vaste eilanden vormen”, zegt onderzoekster Alexandra Zidovska van de universiteit van New York. “De vastige eilanden dienen als boekenplanken waarop de boeken staan met ongebruikte genen, terwijl het ‘vloeibare’ deel een ‘open boek’ is, dat direct toegankelijk is en gebruikt wordt voor de celfuncties.”
Het is natuurlijk vaker verteld dat alle erfelijke informatie is opgeslagen in het DNA en dat alle DNA-moleculen dezelfde informatie bevatten, maar dat verschillende celtypen verschillende delen van het genoom gebruiken. Al die informatie is opgeslagen op een molecuul dat, uitgerekt, twee meter lang is. Dat moet passen in een kern die amper eenhonderdste mm in doorsnee is. De genetische informatie die nodig is voor het functioneren van de cel moet echter goed toegankelijk zijn.
Hoe de cel dat flikt was niet goed bekend, dus togen de onderzoeksters aan het werk. Ze bekeken hoe het DNA in stamcellen (van muisjes) is georganiseerd en vergeleken dat met wat ze zagen in gespecialiseerde cellen. Ze zouden voor het eerst beelden hebben gemaakt van bewegingen van het genoom voor en na specialisering (wat bij cellen differentiëring wordt genoemd)”

Opgeborgen

Zo zagen ze dat de stamcellen hun genoom ‘open’ hielden, maar hoe verder in het differentiëringsproces hoe minder delen open bleven, terwijl de delen van het genoom die de cel niet nodig had werden opgeborgen op ‘boekenplanken’. Dat geeft meer ruimte voor de informatie die de cel nodig heeft, zodat die makkelijk toegankelijk (en kopieerbaar) is.
Zidovska: “Die bewegingen vertellen ons precies hoe toegankelijk het genoom op een bepaalde plaats is in de celkern. Die geven ons bovendien informatie over de toestand van de verschillende delen van het genoom, met vloeibare delen in een minder dicht gepakt deel. Die zijn toegankelijk in tegenstelling tot de ‘vaste’, dichter gepakte delen. Het opmerkelijke is dat deze organisatie is gebaseerd op verschillende fases: vast en vloeibaar.”

Het bleek dat het meten van die genoombewegingen de fysieke toestand van de verschillende delen verraadde. Het genoom zou als een bibliotheek zijn georganiseerd met boeken die open op tafel liggen en boeken op een plank.
“Je kunt je natuurlijk voorstellen”, trekt de onderzoekster de vergelijking door, “als er een boek kwijt is of verkeerd weggezet. Daar ontbreekt dan informatie of staat verkeerde informatie. Dat kan, mogelijk, leiden tot ziektes.”

Het is volgens haar daarom ook van het grootste belang te begrijpen hoe de organisatie in een celkern is om er achter te komen hoe ziektes ontstaan. Mogelijk dat deze kennis zelfs zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen of nieuwe manieren tot diagnosticering, stelt ze.

Bron: Science Daily