Categorie archieven: Eiwitten

Hoe het komt dat springende genen ons niet om zeep brengen

Geplaatst op door
Beantwoorden

transposons
Springende genen (of transposons) zijn ‘vreemde’ elementen in ons erfgoed. Ze heten zo omdat ze de neiging hebben een andere plek in het genoom op te zoeken; vaak tijdens een proces dat duplicatie genoemd wordt. Ongeveer de helft van het menselijke erfgoed bestaat uit deze ‘genparasieten’. Springende genen kunnen al springende mutaties veroorzaken of terugdraaien.
Die transposons zijn niet alleen maar reislustig, maar ze zijn ook honkvast: ze laten een kopie achter op hun oude stek. Op den duur zou dat de dood van de ‘gastheer’ betekenen, maar dat is in werkelijkheid niet zo. Onderzoekers van de universiteit van Nottingham hebben, samen met die van Cambridge en het kankerinstituut in Seattle (VS), gevonden hoe dat in zijn werk gaat.
Ronald Chalmers, hoogleraar moleculaire en celbioiologie in Nottingham, is min of meer per ongeluk tegen het antwoord opgelopen. “We deden biochemisch onderzoek en vonden toevallig de oplossing. Het is zo simpel dat we eerst het vernuftige ervan niet konden waarderen. Hoe was het mogelijk dat dat niet jaren eerder was ontdekt?”
Het enzym transposase is verantwoordelijk voor het ‘springproces’. Dat bindt zich aan de einden van een transposon en zorgt voor het knippen en het plakken op een nieuwe plek in de DNA-streng (met achterlating van een kopie). Als het aantal kopieën een drempel overschrijdt, dan stijgt de transposaseconcentratie en raken de bindingslocaties bezet. Het enzym moet dan ‘vechten’ voor een plekje waaraan het kan binden en dan stopt de transpositie (het ‘springen’ van de genen, dus). Een verdubbeling van het aantal kopieën halveert de transpositiesnelheid, zo bleek uit computerberekeningen. Met andere woorden: de springende genen ‘vergiftigen’ zich zelf en houden daarmee hun gastheer in leven.

Bron: AlphaGalileo

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

Hoe houd je springende genen in bedwang?

Geplaatst op door
Beantwoorden

De eierstokken van een fruitvliegje Eierstokken van een fruitvliegje. De eiwitten die een rol spelen in de piRNA-route zijn groen, DNA blauw (foto IMBA)

In de loop van de evolutie is er heel wat ‘ongerief’ in ons DNA terechtgekomen. Springende genen (ook wel transposons genoemd) zijn daar een voorbeeld van. Eigenlijk zouden we die springende genen liever kwijt dan rijk zijn, omdat ze het grote risico in zich bergen van ernstige mutaties en het breken van DNA-strengen. Dat is niet gebeurd. Die transposons worden echter onschadelijk gemaakt door een verdedigingsmechanisme, dat nu door een groep onderzoekers rond Julius Brennecke van het instituut voor moleculaire biotechnologie in Wenen (IMBA) is uitgeplozen bij fruitvliegjes. Het blijkt dat zo’n vijftig genen zijn betrokken bij het belangrijkste beschermingsmechanisme tegen de kwalijke effecten van springende genen, dat aangeduid wordt met piRNA-route.
Pakweg de helft van het menselijke, maar ook ander dierlijke en plantaardige erfgoed (genoom) bestaat uit wat genoemd wordt genoomparasieten zoals transposons. Deze ‘zelfzuchtige’ genen kunnen zich bij de voortplanting min of meer vrij door het DNA-molecuul verplaatsen. Dat is, zoals gezegd, riskant voor de soort, maar planten en dieren hebben zich daartegen gewapend. Je zou het kunnen beschouwen als een soort genoomimmuunsysteem.
Tot nu toe was er weinig van bekend hoe dat mechanisme werkt. Ruw geschetst werkt dat mechanisme met bepaalde eiwitten (Piwi-eiwitten) die binden aan stukjes RNA en zo een complex vormen. Die complexen herkennen transposons en voorkomen dat die stukjes DNA worden omgezet in RNA en verhinderen dus de vorming van ongewenste eiwitten.
De 50 geïdentificeerde genen die bij dat mechanisme zijn betrokken in het fruitvliegje, komen voor een belangrijk deel ook in het menselijk erfgoed voor. De onderzoekers verwachten dan ook dat deze resultaten ook, althans deels, gelden voor andere dieren (ook mensen). Sommige van die genen zijn nodig voor het produceren van piRNA’s, maar andere zijn verantwoordelijk voor de stofwisseling in de mitochondriën (de ‘energiecentrale’ van een cel), het transport van RNA of de transcriptie.
De ontdekking van de Weense onderzoekers is pas het begin. Er blijven genoeg vragen over. Bijvoorbeeld waarom die transposons nog in ons erfgoed zitten. Je zou kunnen zeggen dat dat een ingebouwd mechanisme voor evolutie is, maar is dat ook zo? Een andere kwestie is natuurlijk hoe de piRNA’s van generatie op generatie worden doorgegeven. Wordt, ongetwijfeld, vervolgd.

Bron: AlphaGalileo (foto: IMBA)

Afweer gedeeltelijk onderdrukt

Geplaatst op door
Beantwoorden

Gedeeltelijke onderdrukking afweersysteem Ons afweersysteem is een mooi systeem, maar soms zou je willen dat het niet werkte. Mensen met een transplantaten moeten afweerremmende medicijnen slikken en sommige medicijnen worden bestookt door ons defensiesysteem. Of soms is ons afweersysteem in de war en dan keert het zich tegen het eigen lijf zoals bij reuma.
Dat hele afweersysteem lamleggen is niet zo’n goed idee, maar in bepaalde gevallen, zoals bij transplantaties, ontkom je daar niet aan. Wat zou het niet aardig zijn als je alleen dat stukje van het afweersysteem zou uitschakelen dat voor ‘moeilijkheden’ zorgt (kan zorgen).
Precies dat hebben onderzoekers van het Amerikaanse Scripps-instituut gedaan. Ze slaagden er in bij hemofiele muizen de afweer tegen een toegediende stollingsfactor (factor VIII) uit te schakelen, terwijl het immuunsysteem overigens intact bleef. Bij hemofilie (bloederziekte) ontbreken bepaalde eiwitten (stollingsfactoren) die er voor moeten zorgen dat bij verwonding het bloed stolt. Hemofiliepatiënten krijgen die stollingsfactoren toegediend, maar bij zo’n 20 tot 30% maakt het afweersysteem die vreemde indringers weer onklaar.
De onderzoekers, onder aanvoering van James Paulson, maakten daarbij gebruik van de bijzondere kernmerken van de zogeheten B-cellen, die een belangrijke rol spelen in het afweermechanisme van ons lichaam. B-cellen, behorend tot de witte bloedlichaampjes of lymfocyten, zijn er in vele soorten en maten. Zo’n gespecialiseerde cel reageert op een heel specifiek antigeen (elke stof die een afweerreactie oproept) en zorgt er vervolgens voor dat het antilichaam wordt aangemaakt dat het antigeen onschadelijk maakt. Daarnaast bezit zo’n B-cel een receptor die in de aanwezigheid van een bepaald molecuul er voor zorgt dat de B-cel sterft. Dat alles is bedoeld om er voor te zorgen dat het afweersysteem maat houdt.
Van die laatste mogelijkheid hebben de TRSI-onderzoekers gebruik gemaakt. De stof die de celdood in gang zet bij die specifieke factor VIII-B-cellen is glycan, een soort suiker. Dat gebeurt wanneer glycan koppelt aan de receptor (CD22 in het plaatje). Door de hemofiele muizen nu nanodeeltjes toe te dienen waarin zowel glycan als de stollingsfactor VIII zitten, bleken ze die factor VIII-B-cellen uit te schakelen die zich anders tegen de vreemde stof zou hebben gekeerd. De toediening van de nanodeeltjes zorgde er ook voor dat het effect (het niet afstoten van factor VIII) maanden aanhield en mogelijk permanent zou kunnen worden.
Deze, wat genoemd wordt, liposomale nanodeeltjes zijn, voor andere toepassingen, al goedgekeurde door het Amerikaanse geneesmiddelenagentschap FDA, zodat klinische proeven bij mensen wat minder problematisch zullen zijn dan zonder die goedkeuring. De onderzoeksgroep gaat nu uitzoeken of deze techniek ook kan worden gebruikt bij transplantaties of bij autoimmuunziektes als multiple sclerose. “We weten dat die zaken ingewikkeld zijn, maar onze techniek zou, in combinatie met anderen, kunnen helpen.”, zei Paulson.

Bron: Science Daily (plaatje uit artikel in J.Clin.Inv.)

Gericht gaatjes prikken in cellen

Geplaatst op door
Beantwoorden

Injecteren van een kleurstof in de cel met behulp van nanoelektroporatie. Uit Nano Letters. Copyright 2013 American Chemical Society.
Injecteren van een kleurstof in de cel met behulp van nanoelektroporatie (Nano Letters, copyright 2013 ACS.

Voor onderzoek aan cellen is het vaak nodig gaatjes in cellen te prikken waardoor de onderzoeker allerlei moleculen de cel in kan ‘smokkelen’. Dat prikken van gaatjes, dat gaat met behulp van elektrische ontladingen, gebeurt echter nogal willekeurig en de celsterfte is groot omdat alle cellen aan die wat genoemd wordt elektrop(erf)oratie worden blootgesteld. Aan de Amerikaanse Northwestern-universiteit is een veel verfijndere techniek ontwikkeld die de gaatjes in één bepaalde (deel van de) cel maakt, de nanoelektroporatie. Daardoor zijn onderzoekers in staat zeer nauwkeurig te regelen wanneer hoeveel van een bepaalde stof in de cel terechtkomt. “Daarmee”, zegt onderzoeker Horacio Espinosa, “kun je veel beter onderzoek doen naar de effecten van doseringen van verschillende medicijnen met als uiteindelijk doel de gepersonifieerde behandeling.”
Het feitelijke apparaatje, is een microchip met tipjes (zoals de punt van een atoomkrachtmicroscoop), waardoor microkanaaltjes lopen. Via die kanaaltjes wordt de beoogde stof in de cel gebracht. Het chipje kan worden gemanipuleerd door een micromanipulator of door die atoomkrachtmiscroscoop. Het hele proces van perforeren en injecteren kan in de gaten worden gehouden door een optische microscoop. De techniek, aangeduid met het letterwoord NFP-E, blijkt betrouwbaar en flexibel, zo zeggen de onderzoekers. Er kan van alles mee in een cel gebracht worden: eiwitten, polysacchariden (suikers), stukjes DNA en plasmiden.

Bron: ScienceDaily

 

Gouden EMBO-medaille voor Thijn Brummelkamp

Geplaatst op door
Beantwoorden

Thijn Brummelkamp, onderzoeker aan het Nederlands Kankerinstituut, waar hij sedert 2011 werkzaam is, heeft vandaag de gouden medaille gekregen van de Europese organisatie voor moleculair biologisch onderzoek (EMBO) voor zijn onderzoek naar genen die betrokken zijn bij ziekten.
Brummelkamp ontwikkelde in 2002 een goedkope methode om, met behulp van RNA-interferentie, grote aantallen genen permanent te inactiveren. Hij ontwikkelde daartoe een korte haardspeldachtige RNA-vector (pSUPER), die de vorming van kleine RNAi-moleculen (de i is van interferentie) in zoogdiercellen stuurt. De methode wordt tegenwoordig in veel laboratoria toegepast en geeft onderzoekers de mogelijkheid gedetailleerde informatie te krijgen over de functie en rol van bepaalde genen in ziekten zoals kanker.
Gouden EMBO-medaille voor Thijn Brummelkamp Brummelkamp en zijn medewerkers onderzoeken ook hoe virussen en bacteriën zich een weg banen in cellen, waarbij ze er achter proberen te komen welke eiwitten verantwoordelijk zijn voor het ‘binnenlaten’ van de ziekteverwekkers in de cel. Uit dit onderzoek kwam, onder meer, naar voren dat het beruchte Ebola-virus daarbij gebruik maakt van een eiwit dat dienst doet als ‘vrachtwagen’ voor cholesterol. Met dit onderzoek is het mogelijk bepaalde bacteriële en virale infecties beter (want gerichter) te bestrijden.
Alom wordt de prijswinnaar lof toegezwaaid. “Van hem verwacht ik dat hij ook de komende jaren belangrijke ontdekkingen doet in de moleculaire biologie”, stelde Piet Borst van het NKI, tevens EMBO-lid, in zijn aanbevelingsbrief. In 2005 was Brummelkamp door het blad Technology Review van het befaamde Amerikaanse onderzoeksinstituut MIT uitverkoren tot topinnovator. Al eerder waren hem andere onderzoeksprijzen ten deel gevallen. De gouden medaille zal, met het prijzengeld van € 10 000, aan hem worden overhandigd op 22 september op een EMBO-bijeenkomst in Amsterdam.

Bron: EMBO

Bacterie levert ‘superlijm’ (als kankerceldetector)

Geplaatst op door
Beantwoorden

Een eiwit dat door een vleesetende bacterie wordt gemaakt is door onderzoekers van de universiteit van Oxford (Engeland) gekraakt tot ‘superlijm’, die dienst zou gaan doen als ziektebestrijder, zo viel tijdens het 245ste congres van de Amerikaanse vereniging van chemici (ACS) te beluisteren. Met het eiwit besmet de bacterie in kwestie (Streptococcus pyogenes) andere cellen. De bacterie kan de zeldzame vleeseetziekte oftewel necrotiserende faciitis veroorzaken, die wordt gekenmerkt door moeilijk genezende ontstekingen. Volgens onderzoeker Mark Howarth was de lijm zo sterk dat de opstelling waarmee die sterkte gemeten moest worden kapot ging. Het eiwit heeft allerlei prettige eigenschappen. Het is bestand tegen hoge en lage temperaturen, tegen zuren en werkt snel. Het is het idee om met dit eiwit andere eiwitten te vangen om zo een rol te kunnen spelen bij het vroeg detecteren van kankercellen in het bloed.
De vleesetende bacterie Spy
Door het bewuste FbaB-eiwit in twee stukken te breken (een groot, een eiwit, en een klein, een peptide) ontstonden de twee basiscomponenten van de ‘lijm’. Het peptide werd SpyTag gedoopt de grote brok Spycatcher; Spy is de afko van de naam van de bacterie. Bij elkaar worden de ‘Spy’s’ de genoemde superlijm. De beide brokstukken van het FbaB-eiwit hechten aan miljoenen eiwitten. Howarth en zijn medewerkers gaan kijken of de ‘Spy’s’ van nut kunnen zijn bij het detecteren van rondzwervende tumorcellen. Tumoren ‘zaaien’ die cellen in het bloed, waardoor kankercellen zich door het lichaam verspreiden en elders dienen als kanker’haarden’.
De Spy-aanpak zou een grotere flexibiliteit hebben dan andere moleculaire lijmen, denkt Howarth. “Die flexibiliteit biedt ons verschillende manieren om eiwitten te merken en geeft ons de mogelijkheid eiwitten te detecteren voor diagnostische tests.” De onderzoekers werken samen met het Oxfordse transferbedrijf Isis Innovation om gegadigden te zoeken die geïnteresseerd zijn in toepassingen van de superlijm.

Bron: Eurekalert