Muggenziftende micromanagers

Langzaam ontvouwt zich een zeer ingewikkeld netwerk van signalen die de embryonale ontwikkeling sturen. Van bovenaf tot op het laagste niveau.

Poten aan de kop, een extra paar ogen. Zodra er veranderingen in de `homeobox-genen' optreden, ontstaan er vreemde afwijkingen in de lichaamsbouw van dieren. De homeobox-genen regisseren de celdifferentiatie in dierlijke embryo's. Ze produceren signaaleiwitten die de cellen in het zich ontwikkelende embryo informeren over hun positie in het lichaam. Dat bepaalt tot welk weefseltype en vorm de cellen moeten uitgroeien.

Maar het aloude idee dat de signalen van de homeobox-genen de ontwikkeling van bovenaf sturen, moet worden bijgesteld, zegt ontwikkelingsgeneticus Michael Akam van Cambridge University. Akam sprak vorige week in Leiden op het symposium `Progress in Evolution'. De Brit doet al ruim twintig jaar onderzoek aan hox-genen, een subklasse van homeobox-genen die vooral actief zijn bij de ontwikkeling van het lijf.

``Hox-genen zijn niet zozeer hoofdschakelaars die de ontwikkeling sturen, maar eerder micromanagers die zich met ieder detail van de ontwikkeling bemoeien. Ze werken niet volgens een simpele binaire code; aan of uit. Langzaam groeit het besef dat de invloed van hox-genen meer analoog is dan digitaal'', alsdus Akam.

De specifieke gradiënt van verschillende signaalstoffen leidt in een cel tot een chromosomale verandering. Het chemische signaal van de hox-genen blijft de cel zich gedurende de gehele ontwikkeling herinneren. Zelfs tot in het volwassen stadium. Deze signalen zetten de cel `open for business' of sluiten juist ontwikkelingsroutes af. Ook lokale signalen, afkomstig van naburige cellen hebben hun invloed. Deze informatie integreert met de in een vroeger stadium afgegeven informatie.

``De timing van de signalen is ook erg belangrijk. Als in een kreeft bijvoorbeeld het tijdstip waarop een aantal hox-genen actief zijn wordt vertraagd, ontwikkelen de uitsteeksels van de eerste rompsegmenten van het dier zich niet meer tot maxillipeden (een soort gespecialiseerde ledematen die van nut zijn bij het verzamelen van voedsel), maar tot volwaardige poten.''