De voorkant van de gouden Nobel medaille. De prijs voor geneeskunde wordt dit jaar voor de 100e keer uitgereikt.

WikimediaCommons by Jonathunder via CC BY-SA 3.0

WikimediaCommons by Jonathunder via CC BY-SA 3.0

In de jaren ’30 vonden Hermann Muller en Barbara McClintock voor het eerst structuren aan het eind van chromosomen. Zij zagen dat die structuren, ook wel telomeren genoemd, voorkomen dat chromosomen aan elkaar gaan klitten. Twintig jaar later begonnen wetenschappers langzaam te begrijpen hoe genen, die op de chromosomen liggen, gekopieerd worden. Vanuit een startpunt (de primer) zorgen polymerase enzymen ervoor dat elk bouwsteentje een kopie krijgt. Op de plek van de primer ontstaat een probleem: de code kan daar niet gekopieerd worden. In theorie betekent dat dat chromosomen bij elke celdeling korter worden, maar in de praktijk blijkt dat niet het geval.

Ontdekking van telomeer en telomerase

Elizabeth Blackburn vond aan het eind van een chromosoom de DNA-sequentie CCCCAA, die enkele keren herhaald wordt. De functie van die sequentie was voor haar op dat moment niet duidelijk. In dezelfde periode ontdekte Jack Szostak dat lineaire DNA-moleculen (een soort mini-chromosomen) heel snel degraderen als je deze inbrengt bij gistcellen. Blackburn en Szostak ontmoetten elkaar op een conferentie in 1980 en besloten hun vindingen te combineren. Blackburn isoleerde de CCCCAA sequentie en Szostak koppelde die sequentie aan zijn mini-chromosomen. De gistcellen bleken nu beschermd tegen degradatie. De ontdekking van telomeren was een feit.

Jack Szostak werd in 1952 geboren in Engeland en groeide op in Canada. Hij studeerde eerst aan de McGill University in Montreal en vervolgens aan de Cornell University van New York, waar hij in 1977 zijn PhD behaalde. Sinds 1979 is Szostak werkzaam aan de Harvard Medical School en tegenwoordig is hij ook hoogleraar genetica aan het Massachusetts General Hospital in Boston.

Harvard Medical School

Blackburn en haar toenmalige student Carol Greider achterhaalden vervolgens hoe telomeren gemaakt worden. Op kerstdag in 1984 ontdekte Greider voor het eerst enzymatische activiteit in een telomeer. Zij wist vervolgens het enzym telomerase uit het extract te isoleren en zag dat het bestond uit RNA en uit eiwit. De belangrijke CCCCAA sequentie lag op het RNA-deel, dat dient als mal bij de opbouw van het telomeer. Het eiwitdeel van het enzym zorgt voor het constructiewerk. Het enzym telomerase verlengt het DNA van telomeren, zodat polymerase enzymen tijdens de celdeling de gehele chromosoomlengte kunnen kopiëren.

Elizabeth Blackburn (rechts) werd in 1948 geboren in Australië en studeerde dan ook aan de Universiteit van Melbourne. In 1975 behaalde zij haar PhD aan de Universiteit van Cambridge. Sindsdien is zij werkzaam aan de Universiteit van Californië, vanaf 1990 als hoogleraar biologie en fysiologie. Carol Greider (links) werd in 1961 geboren in Amerika en studeerde aan de Universiteit van Californië. Onder supervisie van Blackburn behaalde zij hier in 1987 haar PhD. Na een onderzoeksproject bij het Cold Spring Harbor Laboratory kwam zij terecht bij de John Hopkins University School of Medicine. Zij is daar hoogleraar moleculaire biologie en genetica.

Wikimedia Commons by Gerbil via CC BY-SA 3.0

Van veroudering tot kanker

Wat voor invloed hebben telomeren en telomerase nou op een levende cel? Szostak vond een aantal mutaties waarbij telomeren veel korter worden. Gistcellen met die mutaties groeiden slecht en stopten uiteindelijk zelfs met delen. Blackburn en haar collega’s vonden hetzelfde effect wanneer zij mutaties maakten in het RNA van telomerase. Uit deze waarnemingen blijkt dat mutaties in de telomeren leiden tot vervroegde veroudering van cellen of met andere woorden; dat werkende telomeren cellulaire schade en aftakeling tegengaan. Sinds die ontdekking schrijven veel wetenschappers veroudering toe aan het verkorten van telomeren, niet alleen in individuele cellen maar ook in het organisme als geheel. Veroudering is echter zeer complex en het resultaat van verschillende factoren, waar het telomeer er één van is.

Telomeren zijn de beschermende kapjes aan de uiteinden van een chromosoom.

Kankercellen delen ontzettend snel, maar weten daarbij toch hun telomeren op lengte te houden. Zo hebben zij het ‘eeuwige leven’. Om dit te bereiken, is een verhoogde activiteit van het enzym telomerase nodig. Wellicht is kanker aan te pakken door deze activiteit te remmen. Op dit moment lopen er verschillende onderzoeken die de mogelijkheden analyseren. Zo worden er nu bijvoorbeeld tests gedaan met een vaccin dat zich specifiek richt tegen cellen met een hoge telomerase activiteit. De hoop is dat het fundamentele, biologische onderzoek van Blackburn, Greider en Szostak uiteindelijk resulteert in een nieuwe therapie tegen kanker.

Zie ook

Officiële website van de Nobelprijs Geneeskunde 2009 (Engels) Heinekenprijs 2004 voor ‘Koningin van de Telomeren’ (Kennislinkartikel)

Meer over telomeren en veroudering

T-lussen beschermen chromosomen tegen beschadiging (Kennislinkartikel van Bionieuws) Korter leven met kortere telomeren (Kennislinkartikel van Bionieuws) Bron van eeuwig leven (Kennislinkartikel van Natuurwetenschap en Techniek) Vrouwen met kopzorgen hebben kortere telomeren (Kennislinkartikel van Bionieuws)

Meer over telomeren en kanker

Kanker omzeilt zelfvernietiging (Kennislinkartikel van Natuurwetenschap en Techniek) TU Delft werpt licht op kankercellen (Kennislinkartikel van TU Delta)