1 april 2022 De losse cel als leermeester: een nieuwe techniek om genregulatie te ontrafelen Terug naar nieuws Hoe wordt de activiteit van genen gereguleerd door de verpakking van het DNA? Om antwoord te krijgen op deze vraag hebben Franka Rang en Kim de Luca, onderzoekers uit de groep van Jop Kind (groepsleider bij het Hubrecht Instituut en Oncode onderzoeker), een nieuwe techniek ontwikkeld. Met deze techniek genaamd EpiDamID kunnen ze de locatie van specifieke gemodificeerde eiwitten achterhalen. Het is belangrijk om een beeld te krijgen van deze modificaties, omdat de toegankelijkheid van het DNA, dus de activiteit van genen, hierdoor bepaald wordt. EpiDamID, is daarom onder andere van belang in het onderzoek naar de vroege ontwikkeling. De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in Molecular Cell op 1 april. Om al het DNA in de kern van een cel te kunnen passen, is het om specifieke eiwitten gewonden: histonen. Afhankelijk van hoe strak deze winding is, is het DNA (on)toegankelijk voor andere eiwitten. Deze bereikbaarheid beïnvloedt vervolgens in welke mate genexpressie, het vertalen van DNA in RNA en uiteindelijk in eiwitten, plaats kan vinden. De verpakking van het DNA bepaalt de activiteit van genen Hoe strak het DNA om de histonen is gewikkeld wordt bepaald door de toevoeging van moleculaire groepen aan de histonen: de zogenaamde post-translationele modificaties (PTM’s). Als bijvoorbeeld het DNA bijvoorbeeld losjes om de histonen is gewikkeld, is het toegankelijk voor andere eiwitten. Ook eiwitten die betrokken zijn bij genexpressie dan beter aan het DNA binden. Dit zorgt ervoor dat transcriptie kan het plaatsvinden: het kopiëren van het DNA. De regulatie van genexpressie, bijvoorbeeld door PTM’s, wordt ook wel epigenetische regulatie genoemd. Omdat alle cellen in een lichaam hetzelfde DNA bevatten, is de regulatie van genexpressie nodig om specifieke functies in cellen aan of uit te zetten. Hartspiercellen hebben bijvoorbeeld andere functies dan huidcellen en gebruiken dus andere genen. Analyse van losse cellen met EpiDamID Om te begrijpen hoe PTM’s genexpressie beïnvloeden, hebben de onderzoekers een nieuwe methode ontwikkeld om de locatie van de modificaties te bepalen. Onderzoekers kunnen door middel van deze techniek, EpiDamID genoemd, losse cellen analyseren. Dit is een vooruitgang ten opzichte van eerdere technieken, waarmee alleen het gemiddelde van een grote hoeveelheid cellen gemeten kon worden. Door het meten op kleinere schaal, zoals bij EpiDamID, krijgen onderzoekers een beter beeld van hoe de winding van DNA van cel tot cel verschilt. EpiDamID is gebaseerd op DamID, een techniek die gebruikt wordt om de locatie van specifieke DNA-bindende eiwitten te achterhalen. Door middel van EpiDamID kunnen onderzoekers de locatie van specifieke PTM’s op histonen achterhalen. Vergeleken met andere technieken is het grote voordeel van deze nieuwe techniek dat losse cellen geanalyseerd kunnen worden en dus weinig materiaal nodig is voor een analyse. Bovendien kan de techniek gebruikt worden in combinatie met bijvoorbeeld microscopie, om de regulatie van genexpressie op verschillende niveaus te bestuderen. Toekomstige perspectieven Na de ontwikkeling van EpiDamD zal de Kind groep zich richten op het onderzoek naar de rol van PTM’s tijdens de vroege ontwikkeling van organismen. Dit is mogelijk omdat maar een kleine hoeveelheid materiaal nodig is om een meting te kunnen doen. Hierdoor kan de embryonale fase vanaf de allereerste celdelingen bestudeerd worden Publicatie Rang, F. J.*, de Luca, K. L.*, de Vries, S. S., Valdes-Quezada, C., Boele, E., Nguyen, P. D., Guerreiro, I., Sato, Y., Kimura, H., Bakkers, J. & Kind, J. Single-cell profiling of transcriptome and histone modifications with EpiDamID. Molecular Cell, 2022. *Auteurs hebben evenveel bijgedragen Jop Kind is groepsleider bij het Hubrecht Instituut en Oncode onderzoeker
