Het is al vaker verteld: menselijk DNA heeft zo’n 20 000 genen en de andere 98% zou troep zijn (dacht men ooit). Steeds duidelijker wordt dat dat flauwekul is. In het grootschalige project ENCODE (Encyclopedie voor DNA-elementen) houden honderden onderzoekers zich bezig met het opvullen van de ‘lege’ plekken op het genoom. Zo hebben ze inmiddels vele plekken geïdentificeerd waar bepaalde regeleiwitten, de helpen met het in- of uitschakelen van genen, binden aan het DNA.  Nieuw onderzoek binnen dat project heeft nou andere plaatsen op DNA ‘blootgelegd’ die coderen voor RNA. Die RNA-moleculen coderen niet voor eiwitten (zoals boodschapper-RNA) maar spelen zeer waarschijnlijk een rol in de genexpressie (welke genen zijn actief en in welke mate en welke niet).
Die RNA’s sturen op verschillende manieren hoeveel eiwit er wordt gemaakt door de een bepaald gen. De onderzoekers gebruikten aan RNA bindende eiwitten om die mysterieuze ‘expressie-RNA’s te lokaliseren en zo de lege plekken in onze kennis van het DNA weer iets meer in te vullen. “Dit is de eerste functionele genoomanalyse op grote schaal van aan RNA-bindende eiwitten met verschillende technieken”, zegt Christopher Burge van het MIT in Cambridge (VS). “Technieken om de RNA-bindende eiwitten te bestuderen zijn nu bijna net zo goed als die voor DNA-bindende eiwitten. We hopen de functie van RNA in de genoomwereld beter in beeld te krijgen.”

ChIP-seq

Veel van wat er binnen ENCODE tot nu toe gebeurd is heeft te maken met het identificeren van regelsequenties met gebruik van de ChIP-seq-techniek. Daarmee kunnen onderzoekers locaties achterhalen waaraan DNA-bindende eiwitten ‘aandokken’. Dan hebben we het onder meer over transcriptiefactoren, die helpen de functies van die DNA-sequenties te bepalen.
Die techniek herkent echter geen genoomelementen die eerst moeten worden omgezet in RNA, dat dan weer een rol gaat spelen in de genexpressie. Daarvoor gebruikten de onderzoekers een andere techniek, eCLIP. Daarbij wordt ultraviolet licht gebruikt om RNA’s te koppelen aan RNA-bindende eiwitten. Vervolgens isoleerden de onderzoekers dan die eiwitten met behulp van antilichamen en lazen het meegekomen RNA uit om er achter te komen hoe dat molecuul er uit ziet.

Die RNA-bindende eiwitten hebben diverse functies. Sommige helpen bij het ‘bijknippen’ van boodschapper-RNA, sommige beëindigen de transcriptie (van DNA op RNA), andere weer verbeteren de omzetting in eiwit (translatie) of breken het boodschapper-RNA af na gedane arbeid enz. Als je de nucleotidevolgorde van de RNA’s kent die aan die eiwitten binden zou die je iets kunnen vertellen over diens/dier functie(s). Burge: “De bindingslocaties voor die eiwitten zijn kandidaten voor functionele elementen in het transcriptoom (de ‘machine’ om de DNA-info om te zetten in functionele moleculen; as). Niet al die bindingslocaties hebben een (bekende?; as) functie. Daar moet je met ander onderzoek achter zien te komen.”

De onderzoekers werkten met eCLIP zo’n 150 RNA-bindende eiwitten af en keken wat er gebeurde als je de expressie van nog eens 260 RNA-bindende eiwitten in menselijke cellen uitschakelde, een voor een. Ze zochten ook uit hoe die eiwitten binden aan de RNA-moleculen.

Alles bij elkaar hebben de ENCODE-onderzoekers nu zo’n 350 RNA-bindende eiwitten onderzocht van de 1500 die bekend zijn. De activiteiten van RNA ‘bijknippende’ eiwitten is soms afhankelijk van de plaats waar ze aan binden. Dit en andere zaken schetsen een beeld maar genereren ook weer vragen. “Waarom ze op de ene plek de eiwitproductie onderdrukken en op een andere plek die juist activeren is nog steeds een onbeantwoorde vraag, maar deze informatie kan onderzoekers helpen uit te vissen wat die eiwitten voor effect hebben op de activiteit.”

Veel onderzoekers gebruiken dit soort gegevens om uit te zoeken of er een verband bestaat tussen RNA en ziektes bij de mens. Burge: “Als die genetische varianten zitten in het deel dat voor eiwitten codeert, dan kun je de uitwerking daarvan op de eiwitten en hun functie voorspellen (?;as). Dat gebeurt voortdurend, maar als die in het niet-coderende deel zitten dan is het veel lastiger om uit te vinden wat de gevolgen zijn. Als ze zitten op een bindingsplaats van RNA-bindende eiwitten en ze vervormen de structuur van die eiwitten dan kunnen we voorspellen dat die mutatie invloed heeft op het ‘bijwerken’ van boodschapper-RNA of op de stabiliteit.”

Burge en zijn mede-ENCODE-onderzoekers gaan verder met hun onderzoek naar andere RNA-bindende eiwitten. Er zijn er nog meer dan 1000 te doen…

Bron: EurekAlert