Embryonaal enzym werkt als schakelaar voor de oogaanleg

Een enzym dat actief is tijdens de embryonale ontwikkeling speelt samen met de stof ATP een cruciale rol bij het ontstaan van ogen. In samenspel zorgen ze ervoor dat ogen op de juiste tijd en plaats worden aangelegd. Dat ontdekten, bij toeval, biologen van de University of Warwick in Coventry bij onderzoek aan embryo’s van de klauwpad Xenopus laevis. Hetzelfde mechanisme lijkt ook bij mensen een rol te spelen. (Nature, 25 oktober).

Eigenlijk was het team op zoek naar iets anders. Zij wilden weten hoe tijdens de embryonale ontwikkeling de zenuwnetwerken ontstaan die bij volwassen padden de voortbeweging coördineren.

Zij richtten zich met name op de stof ATP en op drie enzymen die betrokken zijn bij de aanleg van het zenuwstelsel en daarmee samenhangende structuren. Alle drie enzymen breken, elk op eigen wijze, ATP af.

Toen zij één van die enzymen (E-NTPDase2) activeerden in achtcellige Xenopus-embryo’s, zagen zij tot hun stomme verbazing dat de daaruit groeiende kikkervisjes extra ogen hadden. Die konden op de vreemdste plaatsen liggen. Verhoogde E-NTPDase2-activiteit in cellen waaruit later delen van de kop zouden ontstaan, maakte dat de kikkervisjes meer dan twee ogen kregen. Activering van andere cellen van het embryo leidde tot kikkervisjes met extra ogen op romp of staart.

De jonge oogcellen van de kikkervisjes bevatten een abnormaal hoge concentratie ADP, de stof die door E-NTPDase2 uit ATP wordt gevormd. De hypothese was dus dat ogen ontstaan uit cellen waarin korte tijd een overmaat aan ATP wordt geproduceerd. De omzetting daarvan in ADP zou daarna het signaal zijn dat daar en dan ogen aangelegd moeten worden. Met speciaal ontwikkelde sensoren kon het team vaststellen dat dit idee klopte.

De genen die vervolgens de oogontwikkeling sturen, waren al langer bekend. De kortdurende en plaatselijke toename van ATP en de omzetting daarvan, zetten kennelijk deze genen aan het werk en brengen de oogontwikkeling op gang.

Bij mensen bij wie het gen voor E-NTPDase2 gemuteerd is, ontstaan ernstige afwijkingen aan het gezicht en de ogen. Het lijkt er dus op dat dit mechanisme een rol speelt in een breed scala van soorten. Huup Dassen