Het centromeer van een chromosoom (afb: WikiMedia Commons)
Wat gebeurt er als vreemd DNA in een cel verschijnt? Dat onderzochten wetenschapsters rond Karen Wing Wee Yuen van de universiteit van Hongkong in embryo’s van het minuscule wormpje Caenorhabditis elegans. Ze introduceerden in die cellen een kunstmatig chromosoom en dat bleek, heel opmerkelijk, ‘vriendelijk’ behandeld te worden. Dat vreemde DNA bleek in de embryocellen van het wormpje netjes ingepakt te worden in eiwitten om chromatine te vormen, net als het eigen DNA.
DNA wordt in een celkern normaal keurig netjes ingepakt in eiwitten (histonen). Dat zorgt mede voor de compacte vorm waarin dit uiterst lange molecuul in de celkern wordt opgeborgen. De onderzoeksters vroegen zich af wordt er zou gebeuren als je een vreemd stukje (kaal) DNA is een embryocel zou introduceren. Dat blijkt, dus, netjes te worden ingepakt en omgevormd tot een kunstmatig chromosoom als onderdeel van het genetische materiaal van de cel.
Dat zou iets kunnen betekenen voor de ontwikkeling van gentherapieën. Je zou stukjes DNA kunnen introduceren die een ontbrekend eiwit zouden (kunnen) aanmaken.
Een mensenlichaam bestaat uit zo’n tweebiljoen cellen. Vele van die cellen delen zich voortduren. Bij die celdeling kunnen fouten worden geïntroduceerd die tot ziektes kunnen leiden. Kanker zou een vorm van chromosoominstabiliteit zijn. In dat verhaal speelt het centromeer een belangrijke rol.
Het centrosoom is een deel van het chromosoom dat zich tijdens de celdeling verbindt met de microtubuli om ervoor te zorgen dat die deling voorspoedig verloopt. In sommige kankercellen zouden die centromeren gedeactiveerd worden. Er zouden willekeurig nieuwe centromeren gevormd worden, hetgeen de boel in het honderd stuurt en de cel ‘verkankert’. Die nieuwvorming van centromeren is zeer lastig te bestuderen aangezien die pas ontdekt worden als het kwaad al geschied is.
In de cellen van de meeste organismen wordt vreemd DNA herkend en is na de celdeling niet meer terug te vinden. De C. elegans is een van de weinige organismen waarin dat niet gebeurt. Sterker nog, dat vreemde DNA wordt omgevormd tot volwaardig chromosoom, waarbij de basevolgorde niet aan bepaalde eisen moet voldoen. Dat is bij de mens wel anders.
De onderzoeksters zorgden ervoor dat het vreemde chromosoom zichtbaar was. Daarbij richtten ze zich op de centromeren van het kunstmatige chromosoom. Het bleek dat de histonchaperons RbAp46/48LIN-53 en acetyltransferase HAT-1 een grote rol spelen bij die centromeervorming. Met dergelijke kennis komt er meer inzicht hoe die centromeervorming werkt en hoe je een stabiel kunstmatig chromosoom in een wormcel kunt introduceren.
Regels?
De onderzoeksters bekeken of dit ‘spel’ ook regels kent ten aanzien van, bijvoorbeeld, de volgorde van de DNA-bouwstenen en de -lengte.
Veranderingen van het centromeer kunnen tot ziektes leiden, maar ook een betekenis hebben in de evolutie. Ook zou de centromeervorming iets kunnen betekenen voor de synthetische biologen en voor de ontwikkeling van nieuwe gentherapieën, stellen de onderzoeksters.
Bron: Science Daily