Genetische schakelaars van botgroei ontrafeld door onderzoekers

AmsterdamWetenschappers van de Universiteit van Genève hebben belangrijke genetische sequenties ontdekt die de botgroei reguleren. Slechts 3% van het zoogdiergenoom bevat genen die eiwitten aanmaken voor biologische functies en ontwikkeling. Deze genen worden gestuurd door andere sequenties die enhancers worden genoemd, welke de genen aan of uit kunnen zetten.

Onderzoekers ontdekten 2.700 DNA-delen die de botgroei reguleren. Deze bevinding helpt verklaren waarom mensen verschillende lengtes hebben en kan inzicht geven in de oorzaken van bepaalde botproblemen.

Onze lengte erven we grotendeels van onze ouders. Sommige genetische aandoeningen kunnen de groei van botten beïnvloeden, soms door redenen die we niet begrijpen. De oorzaak ligt mogelijk niet in de genen zelf, maar in andere delen van het genoom die deze genen reguleren.

Guillaume Andrey, professor aan de faculteit Geneeskunde van de UNIGE en het Genève Instituut voor Genetica en Genomica, leidde het onderzoek. Hij legt uit dat kleine DNA-sequenties, genaamd enhancers, de omzetting van DNA in RNA reguleren, wat vervolgens eiwitten produceert. We wisten al welke genen betrokken zijn bij botvorming, maar niet wat deze genen reguleerde. Dit onderzoek helpt ons die regulering te begrijpen.

Dit is wat ze ontdekten:

• Het team paste een innovatieve techniek toe om muizenembryo's met fluorescerende botten te creëren.
• Ze isoleerden en onderzochten deze cellen om te begrijpen hoe enhancers functioneren tijdens de botontwikkeling.
• Ze identificeerden de specifieke regulerende sequenties die de botvormingsgenen aansturen.
• Ze deactiveerden deze enhancers om hun rol in genactivatie te bevestigen.

Lees ook:

Vandaag · 09:01

Doorbraak: stamceltransplantatie herstelt netvliesgaten bij apen

Botten die gloeien zijn gemaakt met een nieuwe methode uit stamcellen van muizen. Deze methode stelde wetenschappers in staat om de botten in muizenembryo's te zien, waardoor het gemakkelijker werd om cellen gescheiden te bestuderen. Fabrice Darbellay, een onderzoeker die in Andrey's lab werkt, leidde dit deel van de studie. Het team observeerde chromatine-activiteit, waarbij DNA is verpakt, in de gloeiende botcellen.

Ze ontdekten welke delen van het DNA verantwoordelijk waren voor de genen die botten opbouwen door gebruik te maken van genactivatiemarkeringen. Ze bevestigden hun bevindingen door deze controlerende delen uit te schakelen terwijl de hoofdgenen actief bleven. Als de genactiviteit stopte, bewees dit dat ze de juiste controle-elementen hadden gevonden.

Bij muizen hebben wetenschappers 2.700 genetische schakelaars gevonden, waarvan 2.400 ook bij mensen voorkomen. Chromosomen zijn lange DNA-strengen. Specifieke DNA-gebieden, enhancers genaamd, controleren nabijgelegen genen. Deze gebieden en de genen die ze reguleren bevinden zich dicht bij elkaar op hetzelfde chromosoom, wat hun effectieve interactie mogelijk maakt. Verschillen in activiteit in deze regio’s kunnen variaties in lichaamsgrootte bij mensen verklaren. De activiteit van botcellen is direct gekoppeld aan botgrootte en algehele lengte.

Veel botziekten zijn niet het gevolg van veranderingen in de gen-sequenties, maar kunnen verband houden met veranderingen in de regulerende delen van het genoom. Gedocumenteerde gevallen tonen aan dat wijzigingen in deze regulerende delen, en niet in de genen zelf, botziekten veroorzaken. Het is waarschijnlijk dat veel botziekten onopgemerkt blijven wanneer gen-sequenties normaal lijken. Problemen met deze regulerende delen kunnen ook andere ontwikkelingsziekten veroorzaken.

De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.