Moleculen die endosiRNA's worden genoemd, helpen ons genetische chaos te vermijden, volgens een nieuwe studie van een team van het Babraham Institute. Een groot deel van het menselijk genoom bevat stukjes DNA die transposons worden genoemd, een vorm van genetische parasiet. Wanneer actief, transposons kunnen genen beschadigen, dus het is belangrijk om ze inactief te houden. In het begin van de levenscyclus van de mens is het beheersen van transposons bijzonder moeilijk. Dit laatste onderzoek, vandaag gepubliceerd in Cel Stamcel onthult hoe endosiRNA's onze genen veilig houden tijdens deze kwetsbare fase.

transposons, ook wel transponeerbare elementen genoemd, zijn oude virussen die een permanent onderdeel van onze genen zijn geworden. Ongeveer de helft van het menselijk genoom bestaat uit transposons, velen zijn beschadigd, maar sommige kunnen actief worden. Actieve transposons kunnen schadelijk zijn omdat ze zich door het genoom verplaatsen. Wanneer transposons bewegen, kunnen ze genen beschadigen, leidt tot genetische ziekten en speelt een rol bij sommige vormen van kanker.

Chemische markers in het DNA, methyleringen genaamd, kunnen transposons inactief houden. Cellen gebruiken vaak methyleringen om stukjes DNA te inactiveren, of het nu genen of transposons zijn. Nog, in elke nieuwe generatie worden de meeste methyleringen tijdelijk gewist en vernieuwd door een proces dat epigenetische herprogrammering wordt genoemd. Dit betekent dat, tijdens de productie van sperma en ei is er een korte tijd waarin methyleringen de transposon-activiteit niet beheersen, waardoor ze vrij zijn om genen te beschadigen en DNA te schudden.

De nieuwe bevindingen tonen aan dat transposons actief worden wanneer cellen DNA-methylatie wissen en ze worden uitgeschakeld door het endosiRNA-systeem. Net als actieve genen, actieve transposons produceren berichten in de vorm van RNA-moleculen, die veel overeenkomsten hebben met DNA. De studie onthult dat cellen deze transposon-RNA-berichten kunnen detecteren en ze kunnen gebruiken om specifieke endogene kleine interfererende RNA's (endosiRNA's) te creëren. De endosiRNA's werken dan als een valstrik waardoor een eiwit genaamd Argonaute2 (Ago2) transposon-berichten kan zoeken en vernietigen voordat ze schade aanrichten.

Over de hoofdauteur van het onderzoek gesproken, Dokter Rebecca Berrens, zei:"Epigenetische herprogrammering speelt een cruciale rol bij het schoonvegen van het genoom aan het begin van de ontwikkeling, maar het maakt onze genen kwetsbaar. Het begrijpen van de wapenwedloop tussen onze genen en transposon-activiteit is een langlopende vraag in de moleculaire biologie. Dit is het eerste bewijs dat endosiRNA's de transposon-activiteit matigen tijdens DNA-demethylering. EndosiRNA's bieden een eerste verdedigingslinie tegen transposons tijdens epigenetische herprogrammering."

De effecten van actieve transposons variëren, vaak hebben ze geen effect, slechts af en toe zullen ze een belangrijk gen veranderen. Nog, transposons kunnen bijna elk gen beïnvloeden, mogelijk leidend tot verschillende soorten genetische ziekten. Het bestuderen van de controle van transposons, draagt ​​bij aan ons begrip van de vele manieren waarop ze van invloed kunnen zijn op de menselijke gezondheid.

Transposons zitten in genen en worden in de tegenovergestelde richting van het omringende gen gelezen. Het is deze opstelling die cellen in staat stelt om RNA-berichten van transposons te identificeren. RNA-berichten die in tegengestelde richtingen van hetzelfde stuk DNA worden gelezen, zijn complementair, wat betekent dat ze kunnen samenkomen om een ​​structuur te vormen die dubbelstrengs RNA (dsRNA) wordt genoemd, die de aanmaak van endosiRNA's initieert.

Senior wetenschapper op het papier, Professor Wolf Reik, hoofd van het Epigenetica-laboratorium van het Babraham Institute, zei:"Transposons vormen een groot deel van ons genoom en het onder controle houden ervan is van vitaal belang om te overleven. Als ze niet worden gecontroleerd, kan hun vermogen om door het genoom te bewegen uitgebreide genetische schade veroorzaken. Het begrijpen van transposons helpt ons te begrijpen wat er gebeurt als ze actief worden en of we iets kunnen doen om het te voorkomen."

Veel van dit onderzoek is uitgevoerd met behulp van embryonale stamcellen die in het laboratorium zijn gekweekt, die genetisch gemodificeerd waren om DNA-methyleringen te missen. Natuurlijke epigenetische herprogrammering vindt plaats in primordiale kiemcellen, de cellen die sperma en eieren maken, maar deze zijn moeilijker te bestuderen. De onderzoekers gebruikten primordiale kiemcellen om de belangrijkste resultaten van hun studie van stamcellen te verifiëren.