Categorie archieven: De cel

Verandering in histonen speelt rol in genexpressie

Geplaatst op door
Beantwoorden

De grote Hugo de Vries had het over ‘latent’ en ‘actief’ als hij over genen sprak. Hij werd, na aanvankelijk gevierd te zijn, weggehoond: ‘dominant’ en ‘recessief’, de termen van de Oostenrijkse monnik Mendel, daar ging het om. Zo langzamerhand komen we er achter dat het allemaal wat minder simpel ligt. Genen kunnen, op zijn Vriesiaans, worden aan- en uitgeschakeld, maar hoe gebeurt dat? De Amerikaanse onderzoekers Lu Bai en David Stillman kwamen er via een studie bij gisten achter dat de zogeheten histonen, eiwitten die het DNA-molecuul inbedden, daarbij een belangrijke rol spelen. Veranderingen in de histonen maken dat een gen al of niet zijn functie uitoefent en zouden ook een belangrijke rol spelen in de handhaving (van die al of niet tot expressie komen van de gen), zodat die genen ook in de dochtercel aan- of uitgeschakeld blijven. Overigens is el eerder een verband gelegd tussen histonen en genexpressie

Lu Bai

Lu Bai

Genexpressie, of een gen ‘actief’ of ‘latent’ is (om bij De Vries te blijven), is een fundamenteel proces in de cel. Verschillende ‘expressiepatronen’ kunnen leiden tot een  volledig ander gedrag van de cel. Dat is natuurlijk ook ‘logisch’ als je bedenkt dat in een individu elke cel is ‘voorzien’ van precies hetzelfde DNA, terwijl er toch vele honderden celtypen bestaan. Bai:” Als er daarbij iets verkeerd gaat kan dat leiden tot ziektes.”
Door gebruik te maken van fluorescentie, was Bai en zijn team in staat de expressie van een bepaald gen (HO genoemd) in gistcellen te volgen in verschillende opeenvolgende celdelingen. Als HO ‘aan’ staat, dan verandert het ‘geslacht’ van de gist van ‘mannelijk’ in ‘vrouwelijk’ en omgekeerd. De expressie van HO zou in de moedercellen maar niet in de dochtercellen aangeschakeld moeten zijn. Grofweg klopte dat wel: in 98% van de moedercellen was HO aangeschakeld, maar toch ook in 3% van de dochtercellen. De vraag voor Bai et.al. was waarom het daar fout ging. Bai: “We vonden dat veranderingen in de histonconfiguratie daarvoor verantwoordelijk zijn en in sommige gevallen ‘herinnerde’ de cel zich zijn expressie: als HO in een cel is aangeschakeld, dan is het waarschijnlijk dat die ook in de daar uit voortgekomen cellen is aangeschakeld. Dat ‘geheugen’  is een gevolg van veranderingen in de histonen.”

Bron: Science Daily

Geen stamcellen in beenmerg van muizen gevonden

Geplaatst op door
Beantwoorden

Onderzoekers van het medisch centrum van de Stanford-universiteit is het niet gelukt  embryoachtige stamcellen te vinden in het beenmerg van volwassen muizen. Embryostamcelonderzoek is populair vanwege het vermogen van die cellen zich tot alle typen cellen te ontwikkelen. Het probleem is alleen dat er eerst een bevruchting tot stand moet komen. Dat stuit wereldwijd op grote ethische bezwaren. De pluripotente stamcellen zijn een alternatief, maar die hebben niet de uiterste flexibiliteit die embryonale stamcellen hebben.
In 2006 ontdekten Mariusz Ratajczak en zijn medewerkers dat zich in het beenmerg van muizen en mensen heel kleine pluripotente, embryoachtige cellen zouden bevinden. Later werd dat onderzoeksresultaat steeds meer in twijfel getrokken en werd zelfs aan het bestaan van deze stamcelletjes getwijfeld.
Onderzoekers uit de vakgroep van Irving Weissman, hoogleraar pathologie aan de Stanford-universiteit, hebben geen kleine, pluripotente stamcellen kunnen vinden, ondanks verwoede pogingen de oorspronkelijke experimenten van Ratajczak te reproduceren. Weissman: “We hebben het geprobeerd door de beschreven methoden te herhalen, maar we hebben noch in het bloed noch in het beenmerg van de muizen die cellen aangetroffen”.
De onderzoekers vonden wel dat de kleine deeltjes in het beenmerg van muizen geen cellen waren, maar dode cellen met nog wat DNA. Een andere manier om cellen te identificeren is aan de hand van de sleutelmoleculen op hun oppervlak. Ook dat leverde niks op. Hoewel het oorspronkelijke artikel van Ratajczak beoordeeld was door referenten, hebben andere labs problemen gehad de resultaten te repliceren. Weissman heeft dan ook grote twijfels over het bestaan van de beenmergstamcellen.

Bron: Eurekalert

Witte bloedlichaampjes in actie ‘gekiekt’

Geplaatst op door
Beantwoorden

Witte bloedlichaampjes 'gefilmd'
Onderzoekers van de universiteit van Manchester van de vakgroep ontstekingsonderzoek van Daniel Davis hebben ‘gekiekt’ hoe witte bloedlichaampjes, belangrijke strijders in ons afweersysteem, virussen en kanker bestrijden. De plaatjes laten zien hoe die cellen de organisatie van hun oppervlaktemoleculen veranderen als die geactiveerd worden door eiwitten die afkomstig zijn van door virus of kanker aangetaste cellen. Die oppervlaktemoleculen (eiwitten) zijn niet gelijkelijk verdeeld over het oppervlak van de witte bloedcel. Davis: “Het verrassende voor ons is dat de celoppervlak zo sterk verandert.” Op de gemaakte plaatjes hebben de onderzoekers ook de organisatie van de cellen bestudeerd. Die blijken zich te groeperen. Davis: “We hebben bekeken hoe deze celklonten of oppervlakte-eiwitten veranderen als de cellen in killer-cellen veranderen. Dit geeft ons meer houvast bij de ontwikkeling van medicijnen.”
Tot nu maakten de beperkingen van de lichtmicroscopie het maken van dergelijke plaatjes niet mogelijk. Davis en zijn medewerkers gebruikten een fluorescentiemicroscoop met hoge oplossing om naar de cellen in bloedmonsters te kijken en hun plaatjes te schieten.

Bron: Science Daily

Ziekte van Down de baas?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Chromosomen van een mens
Kunnen we het syndroom van Down de baas? Die ziekte, mensen die daaraan leden werden vroeger ‘mongolen’ genoemd, is terug te voeren tot een extra chromosoom, de 21 in de officiële telling. Onderzoekers rond Jun Jiang van de universiteit van Massachusetts in Worcester (VS) zijn er in geslaagd dat overbodige derde chromosoom uit te schakelen, zo schrijven ze in het wetenschapsblad  Nature. Dat betekent overigens niet dat daarmee nu een therapie is tegen deze ziekte. De experimenten zijn uitgevoerd in celculturen in petrischalen. Ze gebruikten voor de uitschakeling een natuurlijke mechanisme dat een van de twee vrouwelijke geslachtshormonen (X-X, waar mannen een X-Y-chromosomenpaar hebben) uitschakelt met behulp van het zogeheten Xist-gen. Dat gen zorgt er voor dat dat tweede X-chromosoom door eiwitten wordt ingekapseld, zodat de genen niet meer kunnen worden afgelezen.  De onderzoekers deden hun experimenten met zogeheten pluripotente stamcellen die waren gemaakt uitgaande van huidcellen van een Down-patiënt. Ze voegden het Xist-gen in een kopie van chromosoom-21 toe. Dat overbodige chromosoom werd, zoals gehoopt, vervolgens ingekapseld.
“De afgelopen jaren is er grote voortuitgang gemaakt bij ziektes die door een enkel gen worden veroorzaakt”, zei celbiologe Jeanne Lawrence van de universiteit. “Maar tot nu toe was men er nog niet in geslaagd honderden genen tegelijk uit te schakelen.” Aan de hand van de resultaten van dit onderzoek kan beter bestudeerd worden wat dat derde chromosoom in cellen teweegbrengt. De onderzoekers hopen op den duur een therapie te kunnen ontwikkelen. Daartoe zullen proeven met muizen worden uitgevoerd. In de huidige praktijk worden vruchten die bij prenataal onderzoek het Down-syndroom blijken te hebben veelal geaborteerd.

Bron: Der Spiegel

Kunstorganellen zetten radicalen om in zuurstof en water

Geplaatst op door
Beantwoorden

kunstperoxisoom
Onderzoekers van de universiteit van het Zwitserse Bazel hebben kunstmatige organellen gemaakt die giftige zuurstofverbindingen (in dit geval zuurstofradicalen) kunnen afbreken. Organellen zijn in een ‘normale’ (eukaryotische) cel onderdeeltjes die gespecialiseerd zijn in een bepaalde taak zoals het ribosoom of de celkern. Deze ontwikkeling opent mogelijkheden geneesmiddelen direct in de cel hun heilzame werk te laten uitvoeren.
Zuurstofradicalen ontstaan als bijproduct van de stofwisseling, maar ook onder invloed van ultravioletlicht of in uitlaatgassen van auto’s. Normaal gesproken worden radicalen binnen de perken gehouden, maar als de natuurlijke regulering ‘overvraagd’ wordt en de concentratie te hoog wordt ontstaat er zogeheten oxidatieve stress, die, naar vermoed, kan leiden tot allerlei ziektes als kanker en artritis (reuma).
Bij de regulering van de radicalen spelen de peroxisomen (een organel in de cel) een belangrijke rol. Het is onderzoekers van de onderzoeksgroep van Cornelia Palivan gelukt om kunstmatige peroxisomen te maken die hetzelfde werk doen als de natuurlijke. Het kunstmatige peroxisoom is een nanocapsule (een nanometer is 1 miljoenste mm) met twee verschillende soorten enzymen, die zuurstofradicalen afbreken in zuurstof en water.
Om te bewijzen dat de kunstperoxisomen ook echt werken werd het membraan van de kunstorganel voorzien van eiwitten, die ervoor moeten zorgen dat die ook in de cel worden opgenomen waar ze hun deradicaliserende taak kunnen aanvangen. Dat lukte.

Bron: Alpha-Galileo

Rekenen op leven

Geplaatst op door
Beantwoorden
Een levende EN-poort (foto univ. staat N-Carolina)

Een levende EN-poort (foto univ. staat N-Carolina)

Chemicus Alex Deiters van de universiteit van Noord-Carolina heeft van een levende cel een logische EN-poort gemaakt. Dit soort ‘poorten’ worden in de elektronica gebruikt om berekeningen uit te voeren. De cel was zo gemodificeerd dat ie op de aanwezigheid van bepaalde microRNA-moleculen (aangeduid met miRNA-21 en mi RNA-122) reageerde. Net zoals bij een ‘echte’ EN-poort, gaf de cel alleen een signaal (in de vorm van fluorescentie) als zowel miRNA-21 als miRNA-122 (EN dus) aanwezig waren.
De EN-poort was niet zo zeer gemaakt om de realisering van een DNA-computer verder te brengen, maar meer gericht op medische toepassingen. Deiters denkt dat deze techniek gebruikt kan worden voor het verbeteren van de diagnostisering en behandeling van kanker. “Het fluorescerende molecuul dat we gebruikten kan ook als merker dienen om kankercellen te detecteren of we kunnen daar ter plekke geneesmiddelen naar toe sturen.” Het onderzoek werd mede betaald door het Amerikaanse kankerinstituut.

Bron: Science Daily

De kwaliteitsbewaking in een cel enigszins ontrafeld

Geplaatst op door
Beantwoorden

Cellen hebben een kwaliteitsbewakingsysteem, dat er voor zorgt dat er geen verkeerde eiwitten worden aangemaakt. Hoe dit systeem, naar een Engelse afkorting NMD genoemd, werkt was niet bekend. Nu is een onderzoeksgroep van de universiteit van Bern er in geslaagd een tipje van de sluier op te lichten.
Eiwitten worden in het ribosoom aangemaakt, waarbij het van een stukje DNA gekopieerde boodschapper-RNA (mRNA) als mal dient. Soms is dat m-RNA verkeerd van het DNA gekopieerd. Kwaliteitsbewaker NMD zorgt er voor dat er geen foute eiwitten worden gemaakt, maar ook dat de vele mutaties in genen niet onmiddellijk tot ziektes leidt zolang er nog maar een juiste kopie van het betreffende gen voorhanden is.
Voor NMD tot handelen overgaat moet er een veelheid aan factoren met dat foute mRNA wisselwerken. Hoe dat gebeurt was, dus, niet bekend. Een onderzoeksgroep rond Oliver Mühlemann heeft nu uitgevonden dat een eiwit (UPF1 van Up-Frameshift1) daarbij een belangrijke rol speelt. Dat eiwit wordt aan het mRNA gekoppeld. Terwijl dat eiwit in het ribosoom van het goede mRNA wordt afgeknipt, blijft het met het foute mRNA verbonden, waardoor allerlei enzymen actief worden die dat foute mRNA weer afbreken voordat het de verkeerde eiwit heeft ‘afgedrukt’. Of een mRNA-molecuul als goed of fout herkend wordt hangt af van de lengte. Het mechanisme reageert niet op een andere basevolgorde. Ook in dat geval bevat het mRNA de codering voor een verkeerd eiwit, dat dus wel aangemaakt wordt.
David Zünd van de Bernse onderzoeksgroep stelt dat nog lang niet alles duidelijk is: “De UPF1-moleculen die aan fout mRNA zijn gebonden, worden er in het ribosoom niet allemaal afgeknipt. We gaan er van uit dat die eiwitmoleculen die op het foute mRNA blijven zitten een signaal geven dat de coderende sequentie op het mRNA onderbroken is. Hoe de op het mRNA achterblijvende UPF1-moleculen het afbreken van het foute mRNA in werking zetten is nog onderwerp van verdere studie.”
Medeonderzoekster Simone Rufener heeft nog een raadsel van de kwaliteitsbewaker NMD kunnen oplossen. Uit ouder onderzoek zou zijn gebleken dat de aanmaak van het verkeerde mRNA maar kort na het ontstaan van het mRNA kon worden herkend. Dat op deze wijze toch foute eiwitten zouden worden geproduceerd met mogelijk fatale gevolgen voor het organisme. Rufener heeft echter aangetoond dat de kwaliteitscontrole voortdurend plaatsvindt. Volgens Rufener betekent dat dat NMD bij een- en meercellige organismen reeds vroeg in de evolutie is ontstaan.

Bron: Alphagalileo

Menselijke levercellen werken (in muis)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Muizen met menselijke levercellenPetrischalen met leverweefsel: een staaltje zelforganisatie van de levercellen (foto Takanori Takebe )

 

 

 

 

Het is Japanse onderzoekers van de universiteit van stad Yokohama gelukt muizen levercellen te bezorgen, menselijke nog wel. Die cellen functioneerden. De levercellen waren ontwikkeld uit menselijke stamcellen. Na de transplantatie van de cellen duurde het twee dagen voordat de cellen verbonden waren met het celweefsel van de muizen.
Om er achter te komen of de cellen ook echt werkten gaven de onderzoekers de muizen voedsel dat bij mensen anders verwerkt wordt dan bij muizen. In de urine van de dieren werden afvalproducten gevonden die bij de menselijke stofwisseling horen. Ergo, de levercellen werkten in de muizenlevers. De Japanse onderzoekers maakten bij hun experimenten, tot hun eigen verassing, gebruik van het vermogen tot zelforganisatie van cellen.
De hoop bij dit soort onderzoek is gevestigd op het ‘synthetiseren’ van nieuwe organen uit eigen celmateriaal, waardoor er geen afweerreacties van het eigen immuunsysteem optreden. Het zal echter nog wel even duren voor dat het zo ver is. De ontwikkeling is nog lang niet zo ver dat er een ‘volwassen’ orgaan kan worden gemaakt. Zo moet de lever, voor zijn ontgiftende arbeid, verbonden zijn met de gal. Of dat met de door de Japanners gehanteerde methode ook gebeurt, valt nog niet te bezien. Volgens Takanori Takebe  van de onderzoeksgroep zal het nog zeker tien jaar duren voor de eerste experimenten met mensen zullen plaatsvinden.
Bijzonder aan het onderzoek is dat de onderzoekers geen gebruik maakten van embryonale stamcellen maar van tot stamcellen omgevormde gewone cellen, de zogeheten pluripotente stamcellen. Rond embryonale stamcellen speelt zich nog steeds een ethische kwestie af, omdat daarvoor in principe eerst embryo’s moeten worden gemaakt. Bij pluripotente cellen speelt die ethische kwestie niet. De Japanners kregen het voor elkaar dat die stamcellen zich ontwikkelden tot levercellen. Aan de kweek in petrischaaltjes (zie foto) werden weefselcellen toegevoegd. Vervolgens leek, tot verbazing van de onderzoekers, alles vanzelf te gaan. De stamcellen organiseerden zich zelf tot orgaanbestanddelen. Tot nu toe ging men er van uit dat dat alleen in de ontwikkeling van een embryo gebeurt.

Bron: Der Spiegel

Cellen ‘praten’ met elkaar

Geplaatst op door
Beantwoorden

Cellen praten met elkaarEen stamcelkolonie (100x vergroot). (foto: © Jonathan Göke/GIS)

 

 

 

 

 

Cellen praten met elkaar of althans ze hebben een manier om met elkaar te communiceren. Onderzoekers van het Genoominstituut in Singapore (GIS) en van het Max Planck-instituut voor moleculaire genetica (MPIMG) in Berlijn probeerden er achter te komen welk deel van het erfgoed hierdoor wordt geactiveerd en ontdekten een netwerk waarmee menselijke embryonale stamcellen met elkaar communiceren.
Embryonale stamcellen vormen het ideale ‘bouwmateriaal voor genetici. Die kunnen zich tot ieder celtype ontwikkelen. Hoe dat in zijn werk gaat en wat er dan precies moet gebeuren om zich tot de juiste cel te ontwikkelen is nog grotendeels duister. De onderzoekers kwamen er achter dat embryonale stamcellen signalen krijgen om nog even stamcel te blijven. Daarnaast spelen nog een groot aantal andere factoren om stamcellen in hun ‘maagdelijke’ staat te laten.
Communicatie is wezenlijk in celsystemen. Stamcellen moeten immers ‘weten’ wat ze moeten worden. De signalen activeren een keten aan chemische reacties in de cel, waardoor bepaalde genetische informatie in het DNA wordt ingeschakeld. De onderzoekers konden vaststellen dat een bepaald enzym (het kinase ERK2) bepaalde plaatsen op en buiten het DNA activeert zoals niet-coderende genen en histonen (eiwtten waar het DNA in ‘verpakt’ is), maar ook de celcyclus, stofwisseling en stamcelspecifieke genen.
Bij deze ’tamtam’ tussen de cellen is nog een ander eiwit betrokken:  ELK1. Dat wisselwerkt met ERK2 om de genetische informatie te activeren, maar vervult een korte tijd (1 s) een tegenovergestelde functie. Op de plaatsen op het genoom die niet door ERK2 worden ‘aangesproken’, dempt ELK1 dan de informatie, waardoor de cel niet verandert.
Eerste auteur Jonathan Göke van GIS: “Dat ERK-signaalsysteem is al jaren bekend, maar het is nu voor het eerst dat we hebben gezien wat er allemaal gebeurt in het erfgoed van stamcellen. We hebben veel processen gevonden die verbonden zijn met de signalering, maar we hebben ook onverwachte dingen gevonden zoals die duale rol van ELK1. Het zou interessant zijn om te bekijken hoe dat signaalnetwerk werkt bij andere cellen, in weefsels of bij ziekten.”  Volgens medeonderzoeker Ng Huck Hui is deze studie belangrijk omdat het ons (iets) leert van de manier waarop embryonale stamcellen functioneren.

Bron: Science Daily

Peptide’schakelaar’ door licht gestuurd

Geplaatst op door
Beantwoorden

Peptidelichtschakelaar Onderzoekers van een aantal Catalaanse instituten hebben peptiden (relatief korte stukjes eiwit) gemaakt die onder invloed van licht van een bepaalde golflengte van vorm veranderen. Daarmee maken ze al of niet de reacties tussen andere eiwitten mogelijk. Je moet dan denken aan het openen of sluiten van ionkanalen in het celmembraan, waardoor stoffen wel of niet de cel binnen kunnen komen (of er uit). De Italiaanse onderzoekster Laura Nevola, verbonden aan het instituut voor biomedisch onderzoek van projectleider Ernest Giralt, heeft vier jaar gewerkt aan de ontwikkeling van de lichtgevoelige peptiden. Hiermee zouden biologische processen kunnen worden bestuurd en bestudeerd.
Dan zal het toch vooral gaan om cellen in een celkweek in een petrischaaltje (een glazen labschaaltje), al schijnen de gedachten ook uit te gaan naar therapeutische toepassingen bij huidaandoeningen of het oog. Er zal wel iets aan de golflengte gedaan moeten worden waarop de peptiden reageren. De nu gebruikte uv-straling (380 nm) is niet gezond voor de cel. Bovendien zal het gebruikte licht enig doordringend vermogen moeten hebben om het geheel te laten werken, zeker als het als therapeutische hulpmiddel zou worden ingezet. Ook de stabiliteit van de gemaakte peptiden laat nog te wensen over.

Bron: Eurekalert