Doordat transposonen andersom worden afgelezen als ‘normale’ genen kunnen transposon-RNA’s zich ‘paren’ met ‘gewoon’ RNA. Daardoor weet de cel dat er transposonen actief zijn (afb: Cell)
Moleculen die endosi-RNA’s worden genoemd helpen te voorkomen dat het in ons lijf een genetische chaos wordt, ontdekten onderzoekers van het Britse Brabaham-instituut. Die zorgen ervoor dat de transposonen, genetische parasieten waar ons DNA vooral uit bestaat, koest worden gehouden. Actieve transposonen, ook wel springende genen genoemd, zouden de ‘normale’ genen kunnen beschadigen die de mens wel van nut zijn.
Springende genen zijn afkomstig van virussen en vormen nu een groot deel van ons DNA, rond de helft. Veel van die ‘parasitaire’ genen zijn beschadigd, maar een aantal daarvan kan nog steeds actief worden. Actieve transposonen kunnen het genoom beschadigen met soms genetische ziektes of kanker als gevolg.
Genen kunnen in bedwang gehouden worden door methylering. Dat is bij de springende genen niet anders. Bij elke generatie van nieuw leven wordt dat methyleringspatroon (tijdelijk) gewist en wordt de boel opnieuw ingesteld, de zogeheten epigenetische herprogrammering (pdf-bestand). Dat betekent dat tijdens de aanmaak van geslachtscellen er een korte periode is waarin de springende genen niet in bedwang worden gehouden, waarin ze naar hartelust ‘dood en verderf’ kunnen zaaien.
De ontdekking van de onderzoekers toont aan dat de transposonen inderdaad actief worden als de methylering wordt opgeheven, maar de eerdergenoemde endosi-RNA-moleculen leggen ze weer het zwijgen op.
Net als normale genen produceren springende genen boodschappers in de vorm van RNA-moleculen, die veel overeenkomsten hebben met DNA. Uit het onderzoek kwam naar voren dat cellen die transposonboodschappers kunnen herkennen en die gebruiken om die endogene, kleine interferentie-RNA’s (Engelse afko: endosi) aan te maken. Die zorgen er voor dat het eiwit Argonnaut2 (Ago2) die transposonboodschappen oppikt en vernietigt nog voor er schade kan ontstaan.
Schoonmaak
“Epigenetische herprogrammering is de grote schoonmaak van genoom aan het begin van een ontwikkeling, maar die maakt de genen kwetsbaar”, zegt onderzoekster Rebecca Berrens. “Moleculair biologen zijn lang bezig geweest met het bestuderen van de wapenwedloop tussen genen en transposonen. Dit is het eerste bewijs dat endosi-RNA’s de transposonactiviteit dempen tijdende de DNA-demethylering. Dat is de eerste verdedigingslinie tegen transposonen tijdens de epigenetische herprogrammering.”
Wat actieve transposonen aanrichten is verschillend. Meestal hebben ze geen effect, alleen af en toe is er een actief springend gen dat een belangrijk normaal gen verandert. Toch kunnen transposonen bijna alle genen aantasten.
Ze bevinden zich binnen de normale genen, maar worden andersom afgelezen dan het omringende normale gen. Daardoor kunnen cellen ook transposonboodschappen herkennen. Die zijn complemantair aan de RNA-boodschappen van hetzelfde stuk normale gen. Dat betekent dat ze daarmee dubbelstrengig RNA kunnen vormen. Dat zet de cel aan tot de aanmaak van endosi-RNA’s. Je vraagt je natuurlijk wel af waarom (-door) de evolutie er niet voor gezorgd heeft dat we voor altijd van die lastpakken worden verlost.
Het onderzoek werd voor een belangrijk deel verricht aan embryonale stamcellen die gentisch zo waren veranderd dat het DNA niet/weinig was gemethyleerd. Natuurlijke epigenetische herprogrammering vindt, zoals gezegd, plaats bij de aanmaak van geslachtscellen, maar die primordiale kiemcellen zijn lastig te bestuderen. De onderzoekers gebruikten wel primordiale kiemcellen om de belangrijkste onderzoeksresultaten bij de stamcellen te verifiëren.
Bron: EurekAlert