Wetenschap
Centromeeronderzoek levert nieuwe inzichten op in de mechanismen van chromosoomsegregatiefouten
Onderzoekers van de Kops-groep van het Hubrecht Instituut hebben, in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Edinburgh, een verrassende nieuwe ontdekking gedaan in de structuur van de centromeer, een structuur die ervoor zorgt dat chromosomen op de juiste manier worden gescheiden wanneer een cel zich deelt. Fouten bij de chromosoomsegregatie kunnen leiden tot celdood en de ontwikkeling van kanker.
De onderzoekers ontdekten dat het centromeer uit twee subdomeinen bestaat. Deze fundamentele bevinding heeft belangrijke implicaties voor het proces van chromosoomsegregatie en biedt nieuwe mechanismen die ten grondslag liggen aan foutieve delingen in kankercellen. Het onderzoek is gepubliceerd in Cell .
Ons lichaam bestaat uit biljoenen cellen, waarvan de meeste een beperkte levensduur hebben en zich daarom moeten voortplanten om de oude te vervangen. Dit reproductieproces wordt celdeling of mitose genoemd. Tijdens mitose zal de oudercel zijn chromosomen dupliceren om het genetische materiaal door te geven aan de dochtercellen. De resulterende identieke chromosomenparen, de zusterchromatiden, worden bij elkaar gehouden door een structuur die de centromeer wordt genoemd.
De zusterchromatiden moeten vervolgens gelijkmatig over de twee dochtercellen worden verdeeld om ervoor te zorgen dat elke dochtercel een exacte kopie is van de oudercel. Als er fouten optreden tijdens de segregatie, zal de ene dochtercel te veel chromosomen hebben, terwijl de andere te weinig chromosomen heeft. Dit kan leiden tot celdood of de ontwikkeling van kanker.
De rol van het centromeer
De centromeer is een onderdeel van het chromosoom dat een cruciale rol speelt bij de chromosoomsegregatie tijdens mitose. Het proces van het verdelen van de zusterchromatiden over de cellen wordt geleid door de interactie tussen de centromeren en structuren die bekend staan als spilmicrotubuli. Deze spindelmicrotubuli zijn verantwoordelijk voor het uit elkaar trekken van de chromatiden en dus voor het scheiden van de twee zusterchromatiden.
Carlos Sacristan Lopez, de eerste auteur van deze studie, legt uit:"Als de aanhechting van het centromeer aan de spilmicrotubuli niet goed plaatsvindt, leidt dit tot fouten in de chromosoomsegregatie, die vaak worden waargenomen bij kanker."
Het begrijpen van de structuur van het centromeer kan bijdragen aan meer inzicht in de functie van het centromeer en zijn rol bij foutieve chromosomale segregatie.
Een verrassende ontdekking
Om de centromeerstructuur te onderzoeken, gebruikten de onderzoekers een combinatie van beeldvormings- en sequencingtechnieken. De superresolutiemicroscopiebeeldvorming vond plaats bij het Hubrecht Instituut, terwijl de groep van Bill Earnshaw de sequencing uitvoerde. Deze samenwerking leidde tot een verrassende nieuwe ontdekking in de centromeerstructuur. Waar voorheen werd aangenomen dat het bestond uit een compacte structuur die vastzat aan microtubuli met meerdere spindels, werd in plaats daarvan onthuld dat het centromeer uit twee subdomeinen bestaat.
Sacristan Lopez legt uit:‘Deze ontdekking was zeer verrassend, omdat subdomeinen microtubuli onafhankelijk van elkaar binden. Maar om correcte hechtingen te vormen, moeten ze nauw met elkaar verbonden blijven. In kankercellen zien we echter vaak dat subdomeinen zich ontkoppelen, wat resulteert in foutieve hechtingen. en chromosoomsegregatiefouten."
Deze zeer opwindende en fundamentele ontdekking draagt bij aan ons begrip van de oorsprong van chromosoomsegregatiefouten, die vaak voorkomen bij kanker.