De activiteit van de uitlopers van zenuwcellen is afhankelijk van de GluR1-spiegel (oranjegeel). Links normaal, rechts na toevoeging van Tet3 (afb: John Hopkins-universiteit)
“We zijn er aan gewend te denken dat als de cel volwassen is, het DNA stabiel is met alles wat er om heen zit om dat te sturen”, zegt Hongjun Song van de John Hopkins-universiteit. “Uit de studie blijkt dat sommige cellen voortdurend hun DNA aanpassen om hun werk te kunnen doen.” Volgens de onderzoekers zijn zenuwcellen risicopakkers. Ze zouden dagelijks ‘DNA-chirurgie’ toepassen om het activiteitenniveau op het juiste peil te krijgen. Omdat die niveaus belangrijk zijn voor zaken als leren, geheugen en hersenafwijkingen, denken de onderzoekers weer wat licht te hebben geworpen in de duisternis die hersens heet.
Het gaat om demethylering van DNA. Methylering van DNA is een proces om genen het ‘zwijgen’ op te leggen. Demetylering zou dan het weer actief maken van het betrokken gen zijn. Die methylgroepen zitten vast aan de C in het DNA-alfabet, aan de cytosinenucleotide. Om die groep, bestaand uit een C-atoom en drie H-atomen, te verwijderen moeten een aantal stappen worden doorlopen. Demethylering maakt kwetsbaar voor veranderingen en de meeste cellen wagen zich er zelden aan. Recent onderzoek leek echter te wijzen in de richting van, wat dit betreft, grote activiteit in de hersens van zoogdieren, meer dan elders. Song en zijn medewerkers wilden uitzoeken waarom hersencellen zo’n riskant ‘gedrag’ vertoonden.
De belangrijkste functie van zenuwcellen is via uitlopers (synapsen) communiceren met andere cellen. Zenuwcellen kunnen het niveau van de communicatie sturen door verandering van de activiteit van genen die coderen voor de eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de communicatie. Als aan muizenhersencellen in kweek bepaalde stoffen werden toegevoegd, dan steeg of daalde de activiteit van de synapsen. Er was meer activiteit als gen Tet3 actief was, waarvan het overeenkomende eiwit de demethylering in gang zet. De activiteit daalde met die van het Tet3-gen. Vervolgens gingen de onderzoekers met het eiwit aan de gang. Tot hun verrassing gebeurde nu precies het omgekeerde: als de Tet3-spiegel hoog was dan daalde de synapsactiviteit en omgekeerd. De vraag is dan of de concentratie van Tet3 afhankelijk is van de activiteit van de synpasen ofde andere kant op? Verder onderzoek bracht aan het licht dat een lage Tet3-spiegel leidt tot een hogere concentratie van het eiwit GluR1. Dat is een receptor (ontvanger) voor chemische boodschappers. Als dat overdadig aanwezig is dan kunnen de neuronen de synaptische activiteit sturen.
Volgens de onderzoekers is dat een manier van neuronen, een van de, om de synapsactiviteit op eenzelfde niveau te handhaven, opdat ze ‘opmerkzaam’ blijven voor wat er om ze heen gebeurt. Als de synaptische activiteit toeneemt, dat neemt de activiteit van het Te3-gen toe als gevolg van de gerichte demethylering. Daardoor daalt de GluR1-spiegel bij de synaps, waardoor de synapsactiviteit weer terugkeert naar de vorige situatie. Het omgekeerde kan ook gebeuren. Zo passen neuronen zich op een riskante manier aan om hun functie te kunnen uitvoeren. Song: “Als je alle neurale activiteit stopt, dan proberen de neuronen weer hun normale niveau te krijgen en omgekeerd, maar dat gebeurt niet zonder Tet3.” Volgens de onderzoeker is het vermogen om de synapsactiviteit te sturen de belangrijkste eigenschap van neuronen. Op die manier, stelt hij, vormen hersens circuits die informatie bevatten. Song vraagt zich af of hersenziektes een gevolg zijn van een verlies van het vermogen van neuronen om de demethylering te neutraliseren. Ik vermoed, meneer Song, dat de zaken een tikje ingewikkelder in elkaar steken dan dat, maar dat is natuurlijk maar nattevingerwerk.
Bron: Eurekalert