Radboud Universiteit Nijmegen
X en Y niet passief bij chromosoomsplitsing
Bij de vorming van zaadcellen liggen de X- en/of Y-chromosomen niet
passief te wachten tot de verdeling van de chromosomen voorbij is,
zoals altijd is gedacht. Nee, de seksechromosomen krijgen drie miljoen
geheel nieuwe nucleosomen. Nucleosomen zijn eiwitbolletjes waarom het
meterslange DNA-molecuul is opgerold. Nature Genetics publiceerde de
Nijmeegse ontdekking 21 januari online.
Een zaadcel ontstaat niet opeens, maar is het eindproduct van een
wekenlange ontwikkeling waarin voorlopercellen een aantal malen
delen. Tijdens de meiose, essentieel onderdeel van het proces, wordt
het aantal chromosomen gehalveerd. Van elk chromosomenpaar gaat er
tijdens de meiose één naar elke geslachtscel. Ook de
geslachtschromosomen verdelen zich: de helft van de zaadcellen krijgt
een X, voor een meisje, de andere helft een Y voor een jongen.
Tijdens de mannelijke meiose worden de seksechromosomen naar de rand
van de celkern gedirigeerd, naar de zogeheten sex body. Hier brengen
ze de meiose in afzondering van de andere chromosomenparen door. Tot
nu toe werd gedacht dat de seksechromosomen tijdens deze afzondering
passief wachten tot de eigenlijke deling aanstaande is. Wat betreft
het aflezen van genen heerst er inderdaad complete rust. Maar op een
onverwachte manier is er grote activiteit!
Peter de Boer en zijn medewerkers Godfried van der Heijden en Alwin
Derijck, onderzoekers bij de afdeling Verloskunde en Gynaecologie, UMC
St Radboud, ontdekten dat de seksechromosomen tijdens de meiose
volledig nieuwe nucleosomen krijgen.
Zaadcel in ontwikkeling
Dit is een zaadcel in ontwikkeling. De rode lijntjes laten zien waar
de lijm zit die de homologe chromosoomkoppels bij elkaar
houdt. Opvallend is het grote blauwe domein links. Dit is het sex body
met de geslachtschromosomen. Dat dit blauw gekleurd is in plaats van
groen, betekent dat het X- en Y-chromosoom op grote schaal nucleosomen
verliezen en aanmaken.
DNA-ketting
Nucleosomen zijn eiwitbolletjes die het DNA dragen. Ze spelen een
centrale rol in DNA- pakking, het regelen van genactiviteit en
DNA-herstel. Stukjes DNA-draad (ongeveer honderdvijftig basenparen
lang) zijn om zo'n bolletje gewikkeld. Wat kortere stukjes verbinden
de bolletjes, zodat er een ketting ontstaat. Het DNA in de
geslachtschromosomen zit om een kleine drie miljoen bolletjes
gewikkeld, die dus allemaal afgebroken en weer opgebouwd lijken te
worden. Een hels karwei dat de verbeelding tart. Het is dan ook niet
in een handomdraai geklaard. In de muis duurt het een kleine drie
dagen voordat alle oude nucleosomen zijn verwijderd. Deels overlappend
hiermee is de opbouw van nieuwe nucleosomen, wat ongeveer zes dagen
duurt. Bij de mens duurt dit proces ongeveer twee keer zo lang.
Waarom de nucleosomen van de seksechromosomen allemaal vervangen
worden is niet duidelijk, maar De Boer vermoedt dat het nodig is voor
het uitschakelen van de gentranscriptie tijdens de meiose en voor het
in gereedheid brengen van de seksechromosomen voor de volgende stappen
in de vorming van de uiteindelijke zaadcel. De Nature
Genetics-publicatie bevat een aanwijzing voor het feit dat de
vervanging absoluut noodzakelijk is voor het vervolg van de
zaadcelvorming.
Celdood
De ontdekking kwam tot stand door een antilichaam te gebruiken dat
betrokken is bij de autoimmuunziekte SLE. Het onderzoek naar deze
ziekte is één van de speerpunten van het Nijmegen Centre for Molecular
Life Sciences. Het antilichaam richt zich tegen nucleosomen, maar de
sex body laten zij tijdens meiose met rust. Kennelijk zijn daar in de
geslachtschromosomen tijdelijk geen nucleosomen aanwezig om aan te
vallen. Dat valt te zien door het gebruik van kleurmarkering. Dit was
de basis van de huidige publicatie. "Voor SLE-patiënten is de nieuwe
kennis over de meiose zeer waarschijnlijk niet relevant," aldus
SLE-onderzoeker Johan van der Vlag, "maar het is zonder meer
interessant dat antilichamen die betrokken zijn bij celdood, ons
blijkbaar heel veel kunnen leren over het ontstaan van zaadcellen".
Chromosome-wide nuclesome replacement and H3.3 incorporation during
mammelian meiotic sex chromosme inactivation. Nature Genetics online
21 januari 2007. Godfried W van der Heijden, Alwin A.H.A. Derijck,
Eszter Pósfai, Maud Giele, Pawel Pelczar, Liliana Ramos, Derick G.
Wansink, Johan van der Vlag, Antoine H.F.M. Peters & Peter de Boer.
Het zaadcelonderzoek is uitgevoerd binnen het Instituut voor Clinical
and Translational Reserach en het Nijmegen Centre for Molecular Life
Sciences.
>Website Instituut voor Clinical and Translational Reserach
>Website Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences