Via boodschapper-RNA worden stukjes DNA in het ribosoom omgezet in eiwitten (afb.: vib.be)

Ooit ten tijde van het ontrafelen van de opbouw van het menselijk genoom zo’n twintig jaar geleden leefde de gedachte, ook onder wetenschappers, dat we daarmee de ‘handleiding’ van het (menselijk) leven hadden ontcijferd. Niets is minder waar. Genexpressie, welke gen is actief en in welke mate, speelt een wezenlijke rol in het proces dat we leven noemen. Nu hebben onderzoekers rond Chuan He van de universiteit van Chicago wat meer zich gekregen op een van de processen die de genexpressie sturen: de RNA-methylering.
Chuan He en collega’s zijn al ruim tien jaar bezig het geheim van de RNA-methylering te ontrafelen. Genexpressie is wezenlijk voor cellen in reactie op veranderingen in hun omgeving. Zo zullen huidcellen meer melamine aanmaken als er meer zon op ze schijnt en reageren plantencellen op overmatige regenval of juist extreme droogte. Een van de systemen die daarbij een rol speelt is de methylering van boodschapper-RNA.

Als een gen actief is wordt dat gekopieerd. De kopie is een b-RNA-molecuul dat dient als mal voor een eiwit in de eiwitfabriek, het ribosoom. Na dat kopiëren wordt het RNA nog eerst bewerkt. Zo worden sommige stukken eruit gesneden en de resten weer aan elkaar gelijmd en soms wordt er een methylgroep aan het bRNA toegevoegd. Die methylering veranderen de instructies van de eiwitbereiding, oftewel hoe het DNA wordt uitgedrukt (expressie).
He: “Dat is een ontzettend belangrijk proces. Dat is (mede, er zijn meer expressiebeïnvloedingssystemen; as) een proces dat bepaalt wat een oogcel of een huidcel doet. We wisten alleen niet hoe dat precies werkt. We wisten dat er maar een heel klein gedeelte van de gensequentie wordt gemethyleerd, maar we wisten niet hoe die locaties werden uitgekozen.”
De onderzoekers constateerden dat cellen geen locaties kiezen om te methyleren, maar eerder waar ze dat niet doen. Volgens hen ligt de crux van dat proces in de het weer verbinden van b-RNA. Als de stukken RNA weer aan elkaar ‘gelijmd’ worden gebeurt dat door een molecuul dat een exonverbindingscomplex wordt genoemd. Die moleculen ‘bepalen’ of een bepaald deel van RNA wordt gemethyleerd of niet. Als de stukjes RNA klein zijn, dan blokkeren de grote molecuulcomplexen aan beide einden de methylering. Langere stukken RNA kunnen wel gemethyleerd worden.

Synthetische genen

De onderzoekers denken dat deze ontdekking grote gevolgen kan hebben. Zo wordt er gewerkt aan therapieën met synthetische genen voor kanker en andere ziektes, maar ook om uit te vinden hoe het genetische systeem precies werkt.
Kankercellen groeien onstuimig door. Ze woekeren. Je zou een synthetisch gen kunnen fabriceren die de kankercel opdraagt te stoppen met groeien, maar de genen die onderzoekers tot nu toe gemaakt hebben worden niet ‘bewerkt’ door exonverbindingscomplexen, terwijl die een cruciale rol spelen in de genactiviteit. Daardoor kunnen die synthetische genen effecten hebben waar de onderzoekers geen rekening mee hebben gehouden. He: “Er is een extra reguleringslaag die je in je ontwerp moet meenemen. Anders zou de zaak overgemethyleerd kunnen worden doordat het niet lijkt op het natuurlijke proces.”

Dat RNA-methyleringsproces werd gezien gezien bij zebravisjes en mensen, maar niet bij insecten of schaaldieren. Dat zou er op kunnen duiden dat gewervelden een manier gevonden hebben om hun genetische systeem te stabiliseren, denken de onderzoekers.
Het blijkt ook dat bij mensen in hersencellen en in hartcellen de hoeveelheid exonverbindigscomplexen verschillen. Volgens He zou dat er op kunnen duiden dat die complexen een rol spelen in in de differentiëring van cellen in een embryo. Voorlopig blijft er nog een hoop uit te zoeken over hoe dat ingewikkelde basiselement van het leven, de cel, functioneert.

Bron: Science Daily