De DNA-basen (afb: WikiMedia Commons)

Een van de meest voorkomende mutaties in de ‘belettering’ van het genoom is de vervanging van de DNA-base cytosine (C) door thymine (T). Die vindt niet alleen plaats door toeval, maar vooral als gevolg van fouten tijdens de celdeling. De ‘boosdoener’ is een enzym dat DNA kopieert en normaal gesproken kopieerfouten opspoort en herstelt. Op bepaalde plaatsen ‘struikelt’ dit enzym echter, zo melden onderzoeksters rond Marketa Tomkova van de universiteit van Oxford. De bevindingen zouden betekenis kunnen hebben voor het kankeronderzoek, stellen de onderzoeksters.
Het is bekend dat deze uitwisseling van C-naar-T-bases vaker voorkomt wanneer het cytosine is gemethyleerd, voor als de C naast een G (guanine) zit; in cod. Die methylering regelt de activiteit van genen.

Er bestaat al lang een vermoeden dat deze methylgroepen aan cytosine de omzetting (de-aminering) in thymine waarschijnlijker maken en dus zorgt voor een puntmutatie. Een paar jaar geleden rezen er echter twijfels over de willekeur van deze reactie. Tomkova en de haren ontdekten dat C-naar-T-mutaties op deze gemethyleerde CpG-posities vaker dan gebruikelijk voorkomen in bepaalde kankercellen.

De onderzoeksters probeerden te achterhalen wat er verantwoordelijk was voor het opvallende mutatiepatroon in de kankercellen. Ze kwamen al gauw uit bij een eiwit dat verantwoordelijk is voor het kopiëren van DNA vóór de celdeling: het DNA-polymerase epsilon (Pol ε). Dat maakt niet alleen nieuwe DNA-kopieën, maar controleert deze ook op fouten en corrigeert die. In de kankercellen waarin de onderzoeksters verhoogde C-naar-T-mutaties aantroffen, is dit enzym echter kapot.

Verband?

Zou hier een verband kunnen bestaan? Om dit te testen hebben Tomkova c.s. een ​​nieuwe en gevoelige methode ontwikkeld om DNA-moleculen uit te lezen. Deze PER-seq-uitlezer kan de mutaties die te maken hebben met Pol ε nauwkeuriger dan voorheen in beeld brengen. Met behulp van deze methode analyseerden de onderzoekers meer dan 130 miljoen gemethyleerde en ongemethyleerde DNA-moleculen met miljarden baseparen, die waren gemaakt met een intact of een defect correctie-enzym.
Uit de evaluatie bleek dat het Pol ε daadwerkelijk invloed heeft op hoe vaak C-naar-T-mutaties in het genoom voorkomen. “We ontdekten dat de meest voorkomende met kanker geassocieerde Pol ε-mutant P286R een overmaat aan CpG-tot-TpG-fouten produceert”, schrijven de onderzoeksters. Dit verklaart waarom een ​​bijzonder groot aantal van deze C-naar-T-mutaties in kankercellen voorkomt.

Ook het intacte Pol ε-enzym produceert dergelijke mutaties, zeven keer vaker mutaties op deze gemethyleerde CpG-posities dan op andere cytosines in de DNA-strengen. Tomkova: “De mutatie ontstaat voornamelijk wanneer de cel zijn genoom kopieert om te delen.” Dit verklaart ook waarom C-naar-T-mutaties vaker voorkomen met de leeftijd. Omdat verschillende soorten lichaams- en kankercellen zich met verschillende snelheden delen, varieert het aantal C-naar-T-mutaties ook tussen individuele weefsels en tumoren.

“Dit betekent ook dat de aantallen van CpG naar TpG-mutaties kunnen worden gebruikt als een klok om de leeftijd van cellen te bepalen”, legt medeonderzoeker Skirmantas Kriaucionis van de Universiteit van Oxford uit. “Hiermee kan bijvoorbeeld worden onderzocht hoe snel verschillende soorten kanker groeien voordat ze resistentie ontwikkelen tegen verschillende behandelingen.” Bovendien zou deze de kennis kunnen helpen bij het beoordelen van het kankerrisico als gevolg van omgevingsfactoren, stellen de onderzoeksters.

Bron: scinexx.de