Schakelaars menselijk DNA in kaart gebracht

Voor het eerst is menselijk DNA volledig in kaart gebracht op het niveau van genexpressie: de mate waarin de verschillende genen zijn aan- of uitgeschakeld.

Het patroon van aan- en uitschakeling van de genen – de zogeheten epigenetica – is voor een organisme minstens zo belangrijk als de genen zelf. Dat blijkt uit recent onderzoek. Een epigenetische kaart kan daarom heel belangrijk zijn voor onderzoek naar bepaalde ziekten, zoals kanker, die te maken hebben met genexpressie.

Deze week publiceerden Amerikaanse en Australische onderzoekers hun kaart van het ‘epigenoom’ op de website van Nature. Alle cellen in het lichaam, van hartcel tot spiercel en van huidcel tot hersencel, hebben hetzelfde DNA. Toch zijn deze cellen onderling heel verschillend wat betreft bouw en functie. Dat komt doordat in elke cel specifieke genen zijn aan- en uitgeschakeld. Alleen ‘actieve’ genen worden afgelezen en sturen de vorming van eiwitten.

Hoewel dit al langer bekend is, is pas de laatste jaren duidelijk geworden hoe deze epigenetica moleculair gezien werkt en wat er de gevolgen van kunnen zijn.

Zo werd duidelijk dat omgevingsfactoren (zoals eetgewoonten) de epigenetica van een cel kunnen veranderen. Dit kan zelfs doorwerken in volgende generaties.

Er zijn verschillende epigenetische mechanismen. Een ervan is de vouwing van het DNA. Strak opgevouwen DNA is minder gemakkelijk af te lezen. Een belangrijk epigenetisch mechanisme is methylering. Aan de ‘letters’ van het DNA wordt dan een methylgroep gekoppeld, een heel simpele chemische verbinding. Die schakelt het gen uit.

De onderzoekers brachten de methylering van verschillende soorten menselijke cellen in kaart. Ze analyseerden een fibroblast (een type cel uit stevige weefsels zoals kraakbeen) en een embryonale stamcel. Die hebben een afwijkend patroon in de methylering, waardoor ze zich nog tot alle celtypen kunnen ontwikkelen.

De kaart toont veel genen waarvan men nog niet wist dat die onder epigenetische invloed kunnen staan. Ook wisten de wetenschappers er nog onbekende eigenschappen van stamcellen uit af te leiden.

De volgende stap is het maken van epigenetische kaarten van allerlei andere celtypen. De onderzoekers hopen dat die kunnen helpen bij screening voor epigenetische ziekten en bij de ontwikkeling van medicijnen die aangrijpen op de methylering en de vouwing van DNA. Zulke kaarten kunnen bijvoorbeeld laten zien hoe omgevingsfactoren de epigenetica van een cel over meerdere generaties beïnvloeden.

Bekijk de epigenetische kaart op www.nrcnext.nl/links