Chromatinestructuur verandert tijdens celdeling
Het DNA in een cel is niet altijd even strak of losjes verpakt. Nieuw onderzoek laat zien dat die verpakkingsstructuur tijdens de celdeling veel meer beweegt dan gedacht, en dat het meeste gebeurt op een heel specifiek moment.
DNA in een celkern is niet willekeurig opgerold. Het is ingedeeld in twee zones: actieve zones waar genen worden gelezen (A-compartimenten) en inactieve zones die zijn afgesloten (B-compartimenten). Samen bepalen ze welke genen worden aangezet en welke niet. Tot nu toe dacht men dat die indeling redelijk stabiel bleef gedurende de celdeling, met uitzondering van het moment dat de cel zich daadwerkelijk splitst.
De onderzoekers, die publiceerden in eLife, ontwikkelden een methode om de chromatinestructuur te meten op specifieke momenten tijdens de celcyclus, zonder chemische stoffen te gebruiken die de cel ontregelen. Ze combineerden een genetische indicator voor de celcyclus met een techniek die de ruimtelijke organisatie van het hele genoom in kaart brengt (Hi-C). De experimenten werden uitgevoerd in muisembryo-stamcellen.
Een verrassende sprong aan het begin van de S-fase
Wat ze zagen was onverwacht. De sterkte van de A/B-indeling nam plotseling toe bij de overgang van de G1-fase naar de S-fase, het moment waarop de cel begint met het kopiëren van zijn DNA. Die versterking, die ze chromatine-maturatie noemden, hing niet af van het daadwerkelijke kopieerproces: ook als de DNA-synthese werd geblokkeerd, trad de reorganisatie op. Ze beschrijven vier afzonderlijke stadia in de structuurdynamiek: ontvouwing, maturatie, stabilisatie en hervouwing.
Voor longevity-onderzoek is dit mechanisme interessant om een indirecte reden. Chromatineorganisatie verandert bij veroudering: genen die stil zouden moeten zijn, worden actief, en andersom. Begrijpen hoe die organisatie normaal gesproken werkt en geregeld wordt, is een voorwaarde voor het begrijpen van hoe die regulatie bij veroudering mis gaat. De studie betreft muismodellen en fundamenteel celbiologisch onderzoek; directe conclusies voor menselijke veroudering zijn nog niet te trekken.
Celdeling als venster op genregulatie
De bevinding dat de G1/S-overgang een kritisch moment is voor de reorganisatie van het genoom heeft ook implicaties voor kankeronderzoek. Kankercellen delen zich vaak snel en abnormaal: verstoringen in de chromatinestructuur bij die overgang kunnen bijdragen aan foutieve genexpressie. Het onderzoek voegt een nieuw detail toe aan het begrip van hoe cellen hun DNA reguleren tijdens deling.
Wil je zelf meer onderzoek doen?
Zoek bijvoorbeeld op:
- chromatinecompartimenten celcyclus regulatie
- Hi-C genoomorganisatie stamcellen
- A/B-compartiment herstructurering S-fase