De epigentica bepaalt de aard van de cel (afb: biologielessen.nl)

Embryonale maar ook de ‘synthetische’ pluripotente stamcellen kunnen zich nog ontwikkelen (differentiëren) tot elke type cel van een organisme maar hoe dat gebeurt is eigenlijk nog voornamelijk duister. Nu denken onderzoekers te weten dat RNA-moleculen daarbij een doorslaggevende rol spelen. Zonder RNA differentieert er niks. Volgens Nobelprijswinnaar Thomas Cech is nu eens en vooral vastgesteld dat RNA de belangrijkste regulator van de genactiviteit. “Zonder RNA werkt het systeem niet. Het is cruciaal voor het leven.”
Al tientallen jaren is bekend dat alle cellen in een organisme hetzelfde DNA hebben, maar dat in onderscheiden cellen andere genen actief zijn. We praten dan over de epigenoom, het besturingssysteem van de genactiviteit, maar hoe dat precies werkt was duister.
In 2006 stelde biochemicus John Rinn van de universiteit van Colorado (dezelfde als waaraan Cech verbonden is) voor dat RNA misschien wel de sleutel tot de celdifferentiëring was. Hij toonde aan dat in de celkern RNA zich bindt aan het eiwitcomplex PRC2 , dat een grote rol zou spelen bij de genexpressie (-activiteit). In andere studies werd aangetoond dat RNA-moleculen binden aan verschillende eiwitcomplexen. De grote vraag was of dat echt van belang is in de celdifferentiëring.
Sedertdien zijn er meer dan 500 artikelen verschenen over het differentiëringsproces van stamcellen. Daarbij werd nog niet onmiddellijk keihard vastgesteld dat RNA onmisbaar was voor het differentiëringsproces. In 2015 stelde Yicheng Long uit het Cechs instituut zich, gewapend met de nieuwste ‘machinerie’ weer dezelfde vraag. Hij kwam in contact met Taeyoung Hwang uit het lab van Rinn, een informatische bioloog, en zo ontstond een opmerkelijk ‘huwelijk’.

‘Verkeersagent’

Ze gebruikten de computer om molecuulpatronen en de rol van RNA-moleculen te kunnen doorgronden, stelt Hwang. Long: “RNA schijnt de rol van verkeersagent te hebben die het voertuig, het eiwitcomplex, de goede kant op stuurt om op het DNA genen te deactiveren.”
Eerst verwijderden de onderzoekers met behulp van een enzym alle RNA-moleculen uit de cellen. De stamcellen differentieerden niet aangezien de eiwitcomplexen niet naar de juiste plaatsen op het DNA werden geleid.
Om de rol van PRC2 in het proces te kunnen bepalen veranderden de onderzoekers in stamcellen die zich moesten ontwikkelen tot hartspiercellen het eiwitcomplex zo dat het niet meer aan RNA bond. Op dag zeven begonnen de gewone stamcellen alle trekken te vertonen van hartspiercellen. De cellen met het onfunctionele PRC2 klopten echter niet (letterlijk, dus). Als PRC2 werd hersteld dan deden ze dat alsnog.

Long: “We kunnen nu zeggen dat RNA cruciaal is in dat proces van celdifferentiëring.” Ander onderzoek zou al hebben aangetoond dat genetische mutaties in mensen die de mogelijkheid van RNA verstoren om zich aan die ‘epigenetische’ eiwitten te binden kunnen leiden tot kanker en hartafwijkingen. De onderzoekers denken dat mogelijk op een dag RNA-therapieën gebruikt kunnen worden om die storingen op te heffen.
Volgens Rinn is het nu duidelijk dat er een relatie bestaat tussen epigenetica is en RNA-biologie. “Dat zou belangrijke gevolgen kunnen hebben voor ziektebestrijding.”

Bron: EurekAlert