Advancing Epigenetics Towards Systems Biology

Nobelprijs voor epigenetica


Ver-Caenorhabditis-elegans

Caenorhabditis elegans, bekeken met behulp van een scanning elektronenmicroscoop
Met toestemming van Ralf Sommer

891

Gewone petunia
Jan Kooter :: Epigenome NoE

892

Transgene petunia (met extra 'paars' gen)
Jan Kooter :: Epigenome NoE

Wat hebben petunia's en rondwormen met elkaar gemeenschappelijk? Ze zien er verschillend uit, voelen verschillend aan, ruiken verschillend, en als je zou durven, dan zouden ze ook verschillend smaken. Zowel petunia's als wormen blijken de wetenschap te hebben geholpen bij de ontdekking van een nieuwe manier om genen uit te schakelen. De natuur heeft diverse mogelijkheden bedacht om genen het zwijgen op te leggen, slimmigheden waardoor het genoom van een organisme verscheidene expressievarianten of epigenomen kan laten zien, verspreid over de cellen en weefsels.

Een verslag van Brona McVittie :: Oktober 2006
Vertaald door Benno Arentsen

Een van die trucs, RNA-interferentie, kwam in het nieuws toen Andrew Fire (Stanford, Californië, VS) en Craig Mello (Massachusetts, VS) gezamenlijk de Nobelprijs voor geneeskunde ontvingen vanwege hun werk aan RNAi bij de rondworm Caenorhabditis elegans. Een ingezonden stuk in Nature uit 1998 beschreef hun verrassende ontdekking.

Marjori Matzke (Gregor Mendel Instituut, Wenen) wijst erop dat reeds ongeveer 10 jaar voor die tijd "enkele botanische labs stuitten op vreemde gevallen van gen-inactivatie bij transgene planten". Haar onderzoeksteam publiceerde de bevindingen bij transgene tabak in 1989, waarbij beschreven werd hoe bepaalde transgenen worden uitgeschakeld in planten met twee kopieën, maar actief blijven bij planten met slechts een kopie.

Het jaar erop probeerden een Nederlandse en een Amerikaanse groep tegelijkertijd de bloembladen van de petunia een diepere kleur te geven, met soortgelijke merkwaardige resultaten. Extra kopieën van het 'paars' gen zorgden niet voor verdieping van de paarse kleur, maar voor een bonte schakering van petunia bloemkleuren. Sommige kregen witte blaadjes met paarse strepen, andere waren helemaal wit. Toen de onderzoekers gingen kijken naar de RNA niveaus van het 'paars' gen, lieten de witte bloemen zeer lage hoeveelheden zien, hetgeen tot de conclusie heeft geleid dat het toegevoegde gen op een of andere manier de oorspronkelijke kopie van de plant had uitgeschakeld.

Enkele andere belangrijke bevindingen werden door plantenonderzoekers in de jaren '90 gerapporteerd, en tegen het eind van de eeuw lieten Fire en Mello uiteindelijk hun licht schijnen op het onderliggende mechanisme van deze mysterieuze gen-inactivatie. Het tweetal injecteerde enkelstrengs sense RNA van een spiergen in wormen. Er gebeurde niets, ook niet toen ze in plaats daarvan een antisense RNA streng van hetzelfde gen injecteerden. Gelijktijdige toediening van de sense en antisense RNA strengen zorgde echter wel voor een effect: afwijkend gekronkel van de wormen. Antisense en sense RNA bleken zich tot dubbelstrengs RNA (double-stranded RNA, dsRNA) te vormen, waardoor expressie van het spiergen tot eiwit werd onderbroken.

Kort daarna werkten David Baulcombe en Andrew Hamilton (John Innes Centrum, Norwich, VK) dit proces verder uit, toen ze zich realiseerden dat het dsRNA in kleine fragmenten (siRNA's) wordt gehakt, die een sleutelrol spelen bij gen-inactivatie. dsRNA wordt 'in blokjes gesneden' ('to dice' in het Engels) door een eiwit dat dicer wordt genoemd. Korte RNA's worden enkelstrengs wanneer ze zich binden aan andere eiwitcomplexen, waar ze dan uitsteken als kleverige sprieten, op zoek naar complementair RNA. Complementair mRNA dat op weg is om een eiwit te vormen wordt zo onderschept en afgebroken: het betreffende gen is geïnactiveerd.

Bij planten en dieren vormt RNAi een natuurlijke bescherming tegen aanvallen van genetisch materiaal van buitenaf, of dit nu kunstmatig is ingebracht, zoals bij de bovenbeschreven experimenten, of op natuurlijke wijze in de vorm van een virus. Het proces is daarnaast een van de drie standaardmanieren om gen-inactivatie te bewerkstelligen tijdens de ontwikkeling van een organisme.

Afgezien van de natuurlijke rol van RNAi biedt deze techniek belangrijke opties voor de geneeskunde. De mogelijkheid om foute genen te kunnen aanpakken en inactiveren is veelbelovend voor de behandeling van ziekten met een genetische component. Zonder die wormen en petunia's zouden we nog niet veel wijzer zijn geworden...

Lees het Nobelprijs persbericht

Mon, May 29th 2017- Wed, May 31st 2017

After last year's successful kick-off meeting, the EpiGeneSwiss meeting will take place again in Weggis, Switzerland. This year we have added one day in addition to accommodate more topics and more t...

Mon, Jun 19th 2017- Wed, Jun 21st 2017

The focus of the 2017 IMB Conference is on “Gene Regulation by the Numbers: Quantitative Approaches to Study Transcription”. The conference will explore the latest findings and technological developme...

Tue, Jul 11th 2017- Thu, Jul 13th 2017

The MRC Integrative Epidemiology Unit at the University of Bristol invites all professionals interested in aetiological epidemiology and Mendelian randomization to attend our conference on the subject...

Wed, Aug 30th 2017- Fri, Sep 1st 2017

The nucleosome is the fundamental building block of chromatin organisation and genome function. The 20th anniversary of the high resolution nucleosome structure marks a milestone for bringing together...

LAST EVENTS

EpiGeneSys Final
Meeting in Paris

Thur. 11 February 2016 - Sat. 13 February 2016

More than 280 scientists attended the fifth Annual Meeting of EpiGeneSys. The conference kicked off with a talk by coordinator Geneviève Almouzni, Director of the Research Center at the Institut Curie, highlighting the achievements of the network over more than five years...

Maison des océans - Paris Read more

PAST EVENTS

The Non-Coding Genome ...

December 3-4 th, 2015

The last training workshop of the EpiGeneSys network

Hotel Mediterraneo - Rome, Italy Read more

Paris / TriRhena Chromatin Club

July 9th, 2015

...exciting talks and network with members of the Chromatin community!

... An EpiGeneSys TAB workshop

June 11st-12nd , 2015

... learn about current approaches to single cell epigenetics and to meet up and network with...

Montpellier, FranceRead more

Latest publications

2017-04-30

The impact of rare and low-frequency genetic variants in common disease.

Read more
2017-04-25

Stable Polycomb-dependent transgenerational inheritance of chromatin states in Drosophila.

Read more
2017-04-25

Stable Polycomb-dependent transgenerational inheritance of chromatin states in Drosophila.

Read more