Je leest:

Sleutelen in stamcel-DNA

Sleutelen in stamcel-DNA

Auteur: | 11 juli 2013

Veel genen in embryonale stamcellen staan op pauze: klaar om aan- of uitgezet te worden in hun ontwikkeling naar nier-, huid- of levercel. Maar, eenmaal opgetreden veranderingen in het DNA kunnen ook weer teruggedraaid worden. Dat blijkt uit onderzoek van moleculair bioloog Hendrik Marks en zijn collega’s van de Radboud Universiteit Nijmegen. Hun studie verschijnt vandaag in het tijdschrift Cell Stem Cell.

Het lot van genen ligt in handen van methylatie. Aan het DNA kan op verschillende plaatsen een chemische methylgroep gekoppeld worden, dat zorgt voor een soort streepjescode waardoor duidelijk is wat er met welk gen moet gebeuren. Gemethyleerd DNA verandert van structuur en is niet langer afleesbaar tijdens bijvoorbeeld de transcriptie. De methylatie van het DNA is in de meeste lichaamscellen stabiel: eenmaal niercel, altijd een niercel. Deelt deze cel, dan levert dat weer nieuwe niercellen op met dezelfde methylatie. Alleen tijdens het ontstaan van geslachtscellen vindt er een ‘reset’ plaats. Nadat ei- en zaadcel samengesmolten zijn verliest het DNA in de cellen van het embryo bijna alle methylgroepen.

DNA-methylatie kan zowel op de genen zelf als op de histonen plaatsvinden.
Nature 441: 143-5, 11 mei 2006

Aan en uit

Hendrik Marks en zijn collega’s van de Radboud Universiteit zetten nu vraagtekens bij die stabiliteit van methylering. Vorig jaar onderzochten de wetenschappers in embryonale stamcellen de methylering van histonen, de verpakkingseiwitten van DNA. Vandaag beschrijven ze in Cell Stem Cell hun onderzoek naar de methylering van het DNA, dus veranderingen die rechtstreeks op het erfelijke materiaal plaatsvinden. Marks: “Een opvallende ontdekking was dat de embryonale stamcellen waar wij mee werken, nog helemaal geen DNA-methylatie hebben, terwijl in bijna alle andere cellen de cytosines al gemethyleerd zijn.” Daarnaast ontdekten de onderzoekers dat door het groeimedium van de cellen te veranderen, ze de methylatie op het DNA aan kunnen zetten, maar er ook weer af kunnen halen. “Dit alles lukt ons binnen 15 dagen. En dat terwijl DNA methylatie altijd als superstabiel en onveranderbaar werd gezien!”, vertelt hij enthousiast aan de telefoon.

Verschillend medium, verschillend stadium

Marks denkt dat de cellen in de verschillende groeimedia de verschillende stadia van de ontwikkeling van het embryo voorstellen. “Bij embryo’s van dieren is er een periode van ongeveer drie dagen – tussen dag 4 en dag 7 – waarin alle methylatie geregeld wordt. Het is mogelijk dat de cellen in het ene medium het embryo op dag 4 voorstellen en het andere medium het stadium op dag 7.” Welk ingrediënt van het groeimedium de methylatie stuurt is niet bekend. “Daar zullen we in volgende experimenten naar op zoek gaan. We hebben nu een modelsysteem van deze drie belangrijke dagen in de ontwikkeling van een embryo, dat maakt verder onderzoek mogelijk”, legt Marks uit.

Kankertherapie

Nu de wetenschappers hebben gezien hoe het proces in een petrischaaltje werkt, zijn ze heel benieuwd of methylatie in het lichaam ook op vergelijkbare wijze beïnvloedt kan worden. Het proces lijkt een belangrijke rol te spelen bij de ontwikkeling van bepaalde ziekten zoals kanker, doordat het de expressie van belangrijke genen afremt. “Ook al is verstoorde methylatie niet altijd de directe oorzaak van de kanker, als we het aan kunnen pakken, kunnen we mogelijk ook de tumor remmen.”

Bron:

  • Ehsan Habibi, Arie B. Brinkman, Julia Arand, e.a., Whole-Genome Bisulfite Sequencing of Two Distinct Interconvertible DNA Methylomes of Mouse Embryonic Stem Cells, Cell Stem Cell, 11 juli 2013 online, http://dx.doi.org/10.1016/j.stem.2013.06.002
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 juli 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.