John Moran is zijn lab in Ann Arbor in 2008 (foto: universiteit van Michigan)
Het genetisch systeem is al ingewikkeld genoeg en dan zijn er nog een springende genen die het hele fragiele bouwwerk nog eens op scherp zetten. Onderzoekers van de universiteit van Michigan in Ann Arbor schijnen nu ontdekt te hebben hoe die voortdurende burgeroorlog toch niet leidt tot onherstelbare schade in de cel.
Aan de ene kant in de niet aflatende strijd staat het ‘normale’ DNA, dat er voor zorgt dat we blijven functioneren. Aan de andere kant staan de ‘vrijbuiters’ in het DNA. Die spirngende genen, in jargon LINE-1 retrotransposonen, schijnen er lol in te hebben van tijd tot tijd naar elders in het genoom te verkassen, vandaar de naam, waardoor in principe schadelijke mutaties zouden kunnen ontstaan. Hoe die strijd wordt gestreden was onbekend.
De onderzoekers richtten hun aandacht op het eiwit APOBEC3A. Ze toonden aan dat dat voor veranderingen in LINE-1 retrotransposonen kan zorgen als ze naar ander DNA-locaties springen. Dat voorkomt dus mutaties.
Onderzoekers krijgen dan meteen een ‘kankerwaas’ voor ogen. Zou dit….? Andere APOBEC-enzymen zouden kankergerelateerde mutaties veroorzaken, een soort ‘eigen vuur’, bij wijze van spreken, die doel van nieuwe medicijnen zouden kunnen zijn. Daarbij lijkt het verstandig APOBEC3 te ontzien (alhoewel).
Onderzoeker John Moran: “Het is vaak lastig te zien wat er in onze cellen gebeurt, maar door dat proces te blokkeren, dat normaal het bewijs opruimt van zijn acties, beginnen we te zien wat er gaande is.” Volgens Moran bevat ons DNA zo’n 500 000 springende genen. De meeste LINE-1 retrotransposonen ‘maffen’, maar een stuk of tien zijn er actief en springen dat het een lust is.
Naast het ongedaan maken van de genensprongen, bestrijden APOBEC-enzymen ook bepaalde virussen. Deze enzymen werden ontdekt bij onderzoek naar het afweermechanisme van het lichaam tegen het humaan immunodefficiëntievirus (HIV). Net zoals HIV maken de spingende genen gebruik van het ‘medium’ RNA om een eigen kopie elders in het genoom te ‘planten’ (retrotranspositie). Op de een of andere manier heeft het enzym die ’truc’ door en verandert een letter (een cytosine-groep in een uracil; DNA bevat geen uracil, RNA wel) in de kopie van het springende gen, waardoor dat als rommel wordt aangemerkt en opgeruimd. APOBEC3A lost het probleem op door het gen zelf te muteren, maar het eiwit zou zelf ook schadelijke mutaties kunnen veroorzaken. Volgens Moran is deze strijd al vanaf het begin van het leven op aarde gaande. LINE-1 zou de code bevatten van het enzym reverse transcriptase, van belang toen de hogere vormen van leven zich ontwikkelden en DNA werd gebruikt als drager van het erfgoed in plaats van het veel onstabielere RNA.
Ik vind het allemaal prachtig, maar zit dan toch meer met heel wat vragen. Wat is het nut nog van die springende genen? Waarom zijn die niet verdwenen of op zijn minst ‘aan de ketting gelegd’. Ik heb ook een beetje moeite om aan te nemen dat dat proces door één enzym gestuurd zou worden. Hoe, om nog maar een vraag te stellen, ‘herkent’ dat enzym een springend gen? Ik kan me voorstellen dat de onderzoekers enthousiast zijn, maar het lijkt dat dit onderzoek een oude wetmatigheid in de biologie bevestigt: een ontdekking levert weinig antwoorden en vaak veel meer vragen op… Overigens stelt de Nederlandse wikipedia dat eukaryote cellen zoals mensen die hebben zich verweren tegen de strapatsen van de springende genen door RNA-interferentie, door het blokkeren van RNA.
Bron: Eurekalert