RNAi legt genen stil

Met RNA-interferentie (RNAi) kan men afzonderlijke genen het zwijgen opleggen. Op die manier is de functie van het uitgeschakelde gen te achterhalen. De ontdekkers ervan, de Amerikaanse biologen Craig Mello en Andrew Fire, krijgen er dit jaar de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde voor. Dr. Ellen Nollen van de afdeling Genetica werkt al enkele jaren met RNAi bij haar onderzoek naar de eiwitklonten die kenmerkend zijn voor de ziekten van Parkinson en Huntington.

Plakkende eiwitten
Genen screenen
Spastische rondwormen

Onze erfelijke informatie zit in de genen, die bestaan uit DNA. DNA bevat het recept voor de aanmaak van eiwitten. Om een eiwit te kunnen maken wordt van het DNA eerst een kopie gemaakt: het messenger RNA (mRNA). Dat is nodig omdat het DNA in de celkern zit en de eiwitsynthese daarbuiten plaatsvindt.

Met RNAi kan men van afzonderlijke genen de mRNA-kopie in stukken knippen, zodat de vorming van het bijbehorende eiwit onmogelijk wordt. Met deze techniek kan men in principe de vorming van eiwitten die betrokken zijn bij ziekteprocessen, voorkomen.

terug naar boven

Plakkende eiwitten
Ellen Nollen werkte voor het eerst met RNAi toen ze in 2000, twee jaar na de ontdekking ervan, als postdoc in de Verenigde Staten werkte. Ze ging er nog intensiever mee door toen zij na terugkeer in Utrecht bij Ronald Plasterk ging werken.

Sinds het voorjaar leidt zij een eigen onderzoeksgroep bij de afdeling Genetica als Rosalind Franklin fellow. Zij werkt er aan de genetische basis van zogeheten eiwitvouwingsziekten. Voorbeelden daarvan zijn de ziekten van Alzheimer, Huntington en Parkinson.

Voor het goed functioneren van eiwitten is het essentieel dat zij ook de juiste ruimtelijke structuur hebben. Bij deze aandoeningen gaat dat mis. Zo is bij de ziekte van Huntington door een mutatie het eiwit huntingtine sterk vergroot. Het bevat lange slierten van het aminozuur glutamine.

Als gevolg daarvan gaan de eiwitten massaal aan elkaar plakken, waarbij ze ook nog andere eiwitten meenemen in een soort sneeuwbaleffect. Zo ontstaan eiwitklonten (aggregaties) die de cellen waarin dit gebeurt te gronde richten. Bij Alzheimer en Parkinson ontstaan soortgelijke afwijkingen in andere eiwitten.

terug naar boven

Genen screenen
'Ik probeer te achterhalen welke genen betrokken zijn bij de vorming van aggregaties”, legt Nollen uit. Zij doet dat bij de rondworm Caenorhabditis elegans. Dit minuscule wormpje is één van de huisdieren van de moleculaire biologie. RNAi is ook bij dit diertje ontdekt.

'In de worm kunnen we de fouten in de Parkinson- en Huntingtoneiwitten nabootsen. Dan voeren we ze genetisch gemanipuleerde bacteriën die dubbelstrengs RNA kunnen maken tegen één bepaald gen. Dat kan omdat van alle circa 20.000 wormengenen de basenvolgorde bekend is en veel van die genen ook bij mensen voorkomen

Zo kan elk gen worden uitgeschakeld en kunnen we zien of dat effect heeft op de eiwitafwijkingen. We hebben ze allemaal één voor één uitgeprobeerd. Bij deze genome wide screen werden bijna 200 genen gevonden die op de een of andere manier de vorming van de aggregaties beïnvloeden.'

terug naar boven

Spastische rondwormen
Nollen heeft grote bewondering voor het werk van beide Nobelprijswinnaars. Vooral omdat zij zich niet lieten ontmoedigen toen een serie experimenten onverklaarbare resultaten opleverde. Ze werkten bij de rondworm aan een gen dat, als het niet werkt, de wormen in een stuip brengt en probeerden dit gen uit te schakelen door aan het mRNA een complementair stukje ‘antisense’ RNA te plakken.

'Wat ze verwachtten gebeurde: het antisense RNA voorkwam dat er een volledig eiwit ontstond. Ze dachten dat dit kwam omdat het aangeplakte antisense RNA het aflezen van het mRNA belemmerde. Maar toen zij ter controle hun experiment herhaalden met een stukje sense RNA, dat identiek is aan het mRNA en er niet aan plakt, lukte het ook. Dat klopte niet met de verwachtingen. Op zoek naar een verklaring onderzochten ze de gebruikte RNA-monsters en vonden behalve sense of antisense ook dubbelstrengs RNA.

Ze hebben toen de experimenten herhaald met heel zuiver sense, antisense of dubbelstrengs RNA. Toen bleek dat alleen het dubbelstrengs RNA het gewenste effect, het spastisch samentrekken van spieren, opleverde.'

Vrij snel daarna vonden Mello en Fire ook een verklaring voor dit verschijnsel. Een enzym (Dicer) knipt de dubbele streng in nog kleinere stukjes. Die fragmenten worden door het eiwitcomplex RISC gebonden dat de strengetjes van elkaar scheidt. Dit complex zoekt vervolgens de cel af op complementaire stukken op mRNAmoleculen. Als die er zijn, knipt het eiwit dáár het mRNA door.

terug naar boven

Het originele artikel verscheen eerder in Triakel, nr 6 2006, het magazine van het UMCG te Groningen.

Laatst bijgewerkt op 15 december 2006

	0900-6655566 25 cent per minuut ma. en do. 10:00 tot 15:00 uur
	erfolijn@erfocentrum.nl