Foutbeheer in cellen: genexpressieregulatie via alternatieve splicing en NMD-proces ontdekt door UChicago-onderzoek

AmsterdamOnderzoek van de Universiteit van Chicago onthult dat alternatief splicing meer doet dan alleen verschillende eiwitten maken. Het speelt ook een rol in het reguleren van genactiviteit door cellulaire fouten te herstellen via een proces genaamd nonsense-mediated decay (NMD). Het onderzoeksteam onder leiding van Dr. Yang Li analyseerde grote hoeveelheden genetische gegevens om dit proces beter te begrijpen.

Uit het onderzoek bleek dat:

• Cellen produceren drie keer meer niet-functionele RNA-transcripten dan eerder gedacht.
• Ongeveer 15% van alle RNA-transcripten worden direct afgebroken door NMD.
• Dit percentage stijgt tot 50% voor genen met een lage expressie.

Cellen produceren veel RNA maar vernietigen ook een groot deel ervan weer. Deze werkwijze is voordelig omdat cellen zo snel van defect of overbodig RNA af kunnen komen. Dit betekent dat fouten in RNA-productie weinig kwaad kunnen, wat laat zien dat cellen goed om kunnen gaan met een hoge foutenmarge in de transcriptie.

Li's team voerde een studie uit en ontdekte dat genetische variaties die leiden tot onproductieve splicing vaak resulteren in een lagere genexpressie. Dit toont aan dat alternatieve splicing en NMD samenwerken om genexpressie te reguleren. Onproductieve transcripties spelen een cruciale rol bij het bepalen welke genen actief zijn en in welke mate deze worden uitgedrukt.

Lees ook:

Vandaag · 12:24

Groen proces zet plantafval om in vliegtuigbrandstof

Uit het onderzoek blijkt dat onproductieve splitsing in verband staat met ernstige ziektes. Genetische veranderingen die samenhangen met deze ziektes veroorzaken vaak meer onproductieve splitsing en verminderde genactiviteit. Deze bevinding kan bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe behandelingen. Zo zouden medicijnen kunnen worden ontwikkeld om onproductieve splitsing te verminderen en de genactiviteit te verhogen, of om NMD te verhogen om schadelijke genen, zoals die betrokken bij kanker, te blokkeren.

Een huidig medicijn voor spinale musculaire atrofie maakt gebruik van deze methode. Het helpt bij het herstellen van eiwitten die het lichaam normaal gesproken niet meer zou aanmaken. Toekomstige behandelingen kunnen dezelfde aanpak gebruiken om het evenwicht van splicing en NMD te herstellen en verschillende ziektes te behandelen.

Dit onderzoek verandert ons begrip van alternatieve splicing. Vroeger werd het voornamelijk gezien als een manier om verschillende eiwitvarianten te creëren en de biologische complexiteit te vergroten. Nu lijkt haar belangrijkste functie echter het reguleren van genexpressieniveaus te zijn. Dit nieuwe inzicht kan helpen bij het ontwikkelen van behandelingen die preciezer gericht zijn op genexpressie.