Je kunt via een CRISPR-complex ‘geladen’ met een kinase een histon fosforyleren om het bijbehorende gen te activeren (afb: Rice-universiteit)

Al ruim vijf jaar geleden werd het voorspeld: je kunt de CRISPR-methode gebruiken om de genactiviteit te regelen. Nu schijnt het ook echt zo te zijn, Daartoe richten de onderzoeksters zich op de histonen, de ‘verpakking’ van DNA die een rol spelen in de genexpressie. Sleutelen aan de genexpressie (genactiviteit) is veiliger dan het genoom veranderen (al is dat niet altijd een optie). Onderzoekers rond Isaac Hilton en Jing Li van de Rice-universiteit hebben een aangepast CRISPR/Cas9-complex gemaakt dat kan ‘sleutelen’ aan histonen. Die verpakkingseiwitten regelen veel celprocessen waaronder (dus) de genexpressie.
Nucleosomen zijn de met een elektronenmicroscoop zichtbare “kralen” in een chromatineketen (zeg ik de Wikipedia na). Hilton: “Die dienen als structuren om DNA in de cel te laten passen en die regelen ook de toegang tot de wezenlijke delen van het genoom. Histonen kunnen een heel spectrum aan chemische veranderingen ondergaan die als bakens dienen of als regelaars die vertellen welke genen wanneer moeten worden ingeschakeld en hoe actief die moeten zijn. Een van de mysterieuze veranderingen is de fosforylering (waarbij een fosfaatgroep op bepaalde plaatsen wordt toegevoegd; as). We wilden meer licht werpen op dat mechanisme om genen snel aan- of uit te schakelen.”
Er zou nog geen techniek zijn om histonen op specifieke plaatsen op het DNA te fosforyleren. Die lijken ze nu bij Rice te hebben ontwikkeld. De onderzoeksters noemden hun histon’morrelaar’ dCas9-dMSK1. In dat complex zit een gedeactiveerd Cas9-eiwit en een hyperactieve (zeggen de onderzoeksters) menselijk enzym (een histonkinase) dat die fosforylering katalyseert.

De CRISPR-methode maakt gebruik van gids-RNA dat het complex naar de juiste plek op het DNA leidt. Cas9 doet dan het knipwerk. Nu wordt Cas9 niet geacht te knippen (waarom het dan in dat complex zit begrijp dan ik even niet; as). Het dMSK1-enzym moet het histon op de gewenste plek fosforyleren om het gen te activeren.

Histoncode

De onderzoeksters gebruikten dCas9-dMSK1 om nieuwe genen en routes op te sporen die een rol spelen in het weerstaan van medicijnen. Li gebruikte de methode om drie genen op te sporen die in verband worden gebracht met met de weerstand tegen melanoommedicijnen (meelanoom is een vorm van huidkanker; as) en ze zou daar nu zeven genen aan hebben toegevoegd. Hilton: “Histonen die samen met het DNA worden opgerold kunnen allerlei chemische merktekens hebben en combinaties daarvan. Dit leidt tot wat de histoncode wordt genoemd. Een van onze doelen is die code te ontcijferen.”
Het systeem zou ook duidelijk hebben gemaakt hoe histonmerktekens met elkaar communiceren. Li: “Chemische veranderingen ‘praten’ met elkaar. We hebben aangetoond dat dat op bepaalde plaatsen gebeurt. Dat is verbonden met het inschakelen van genen en daarmee kun je dat ook synthetisch sturen. Het is een ingewikkeld verhaal. Er zijn veel verschillende posities en eigenschappen van histonen die we willen bestuderen.”

Of de techniek ooit bij patiënten zal worden gebruikt is vooralsnog de vraag. “Het duurt lang voordat dit soort technieken bij patiënten worden toegepast, maar die kunnen leiden tot meer begrip waardoor sommige celprocessen soms de fout kunnen ingaan”, stelt Hilton.

Bron: EurekAlert