Isaac Hilton en Kaiyuan Wang (afb: Rice-universiteit)
Onderzoekers hebben gedeactiveerd Cas9, bekend als genschaar in de CRISPR-methode om het genoom te bewerken, gebruikt om de genexpressie in een cel te veranderen. Met behulp van deze techniek zouden meer raadsels van de werking van cellen kunnen worden opgelost (denken ze).
Een groep onderzoekers van de Riceuniversiteit heeft onder aanvoering van promovendus Kaiyuan Wang die gedeactiveerde ‘knip’eiwitten (aangeduid met dCas9) gebruikt om aan de knoppen van de genexpressie (genactiviteit) te draaien. Daarmee zouden ze een gen kunnen activeren of deactiveren en ook de mate van activiteit kunnen regelen.
Door dCas9 te richten op (genen voor) eiwitten die de genexpressie regelen, leerden de onderzoekers een hoop over de zogeheten promotoren en versterkers van genen. Dat zijn de niet coderende delen behorend bij een gen die sturen wanneer een gen wordt afgelezen (en waardoor het bijbehorende eiwit wordt aangemaakt) en in welke mate en dus mede bepalen hoe de celhuishouding verloopt. “We gebruiken dit synbiologische gereedschap om de mogelijkheid te vergroten om de genexpressie te bewerken om erachter te komen hoe onze genen werken”, zegt medeonderzoeker Isaac Hilton. Dat toont volgens hem de grote waarde van de CRISPR-methode aan voor het regelen van genactiviteit.
Slechts 2% van het menselijk genoom codeert voor eiwitten. Promotoren en versterkers (ook wel verbeteraars of enhancers genoemd) vormen een cruciaal onderdeel van dat niet-coderende deel van het genoom uit. Hilton: “Er is een verrassende grote verscheidenheid in dat stuk DNA. Die schitterende diversiteit maakt onze soort (de mens; as) zowel verbazingwekkend als aanpasbaar.”
Die verscheidenheid in dat niet-coderende DNA zou echter ook kunnen resulteren in ziektes. Volgens Hilton kunnen zelfs kleine afwijkingen daartoe leiden. “Het is een grote uitdaging dat het vaak erg moeilijk te achterhalen is hoe die verschillen leiden tot die ziektes en hoe ze de behandeling beïnvloeden. We hopen met deze techniek onderzoekers te helpen die relaties te leggen en, op den duur, hoe we daarmee moeten omgaan.”
Door het niet-coderende DNA kunstmatig te activeren ontdekten de onderzoekers hoe promotoren en versterkers communiceren. Daarbij is het opvallend dat die versterkers duizenden nucleotiden (DNA-bouwstenen) van de promotoren verwijderd kunnen zijn. Ze schijnen in gezamenlijkheid de gentranscriptie (het afschrijven op boodschapper-RNA) te kunnen initiëren door bepaalde eiwitten ‘aan te spreken’ en door direct contact te leggen met aanverwante promotoren.
De versterkers zouden soms vreemde RNA-moleculen te genereren, eRNA’s gedoopt. Met de gebruikte CRISPR-techniek konden die eRNA’s worden ‘ingeschakeld’. Dat leidde soms tot een contact tussen die versterker en verderop gelegen promotoren. Hilton denkt dat op die manier belangrijke transcriptie- en epigentische informatie kan worden doorgegeven. Die informatie zou de opeenvolgende transcriptierondes versterken als een soort positieve terugkoppeling, zo speculeert de onderzoeker (is mijn=as speculatie).
Promotoren en versterkers zouden ook informatie uitwisselen. Bekend was dat de versterker informatie doorgeeft aan de promotor, maar volgens Wang gaat er ook informatie de andere kant op. Dat was een nogal verrassende ontdekking, stelt hij.
Contact leggen
De CRISPR-‘aanjagers’ konden ook de frequentie van de fysieke contacten (het schijnt dat de versterker naar de promotor wordt versleept, dus kennelijk uit het DNA losgesneden wordt) tussen promotoren en versterkers opvoeren, maar alleen als de versterker werd ‘aangesproken’. Dat wil zeggen dat Mozes wel naar berg gaat, maar de berg (de promotor) op zijn stek blijft. Hilton: “We weten dat die stukken DNA berichten naar elkaar versturen, maar nu dat het wat het fysieke contact betreft maar een richting op gaat.”
Dit onderzoek zou een demonstratie zijn van de vorderingen die gemaakt zijn op het gebied van de CRISPR-methode. Zonder die vorderingen, en helemaal zonder de techniek zelf, zouden volgens Wang andere, ruwere technieken moeten worden gebruikt om aan de knoppen te kunnen draaien van de genexpressie.
Bron: Science Daily