Banner MabID
Banner MabID

Nieuwe techniek biedt efficiënte inkijk in genregulatie

Onderzoekers uit de groep van Jop Kind ontwikkelden een nieuwe techniek genaamd MAbID. Hiermee kunnen ze tegelijkertijd verschillende mechanismen van genregulatie bestuderen. Genregulatie speelt een grote rol in ontwikkeling en ziekte. MAbID biedt nieuwe inzichten in de manier waarop de mechanismen van genregulatie samenwerken of elkaar juist in de weg zitten. De resultaten zijn op 4 december gepubliceerd in Nature Methods.

DNA is de belangrijkste drager van erfelijke informatie. Elke cel bevat ongeveer twee meter DNA. Om ervoor te zorgen dat al dit erfelijk materiaal in de kleine celkern past, moet het strak worden verpakt. Het DNA wordt daarom om een speciaal soort eiwit, een histon, gewikkeld. De pakketjes van DNA en histonen heten chromatine.

DNA lezen

Chromatine zorgt er niet alleen voor dat al het DNA in de cel past, het bepaalt ook welke delen van het erfelijk materiaal door de cel gelezen kunnen worden. Zo is een stuk DNA dat strak om het histon gewikkeld is moeilijker te lezen dan een stuk DNA dat losser verpakt is. Uiteindelijk bepaalt de manier waarop chromatine gevouwen is dus welk deel van het erfelijk materiaal tot uiting komt en welk deel wordt onderdrukt. Dit patroon van genexpressie verschilt per soort cel. Zo zijn er in een huidcel andere genen actief dan in een levercel.

Veranderingen in chromatine

De activiteit van genen is niet altijd hetzelfde: op het ene moment kan er een ander patroon van genen actief zijn in een cel dan op het andere moment. Dat komt omdat de structuur van chromatine kan veranderen. Er kunnen bijvoorbeeld veranderingen plaatsvinden in de histonen. Dit worden ook wel histonmodificaties genoemd. Ook kunnen bepaalde eiwitten aan het chromatine binden. Beide processen beïnvloeden de leesbaarheid van het DNA en daarmee de genexpressie.

Nieuwe techniek

In de laatste jaren zijn verschillende technieken ontwikkeld om de mechanismen van genregulatie te onderzoeken. Maar er ontbrak nog een techniek waarmee onderzoekers tegelijkertijd naar meerdere mechanismen in één cel konden kijken. De groep van Jop Kind ontwierp daarom een nieuwe techniek: MAbID. Met MAbID kunnen de onderzoekers tegelijkertijd kijken naar meerdere soorten histonmodificaties en de eiwitten die aan chromatine binden.

Samenwerking

“Met onze nieuwe techniek kunnen we zien hoe de verschillende mechanismen van genexpressie met elkaar verbonden zijn. Hoe ze bijvoorbeeld samenwerken of elkaar juist tegenwerken. En het mooie is dat we hier nu geen losse experimenten meer voor nodig hebben, we kunnen alles in één keer bekijken in elke individuele cel. Dat maakt het onderzoek veel efficiënter,” legt Silke Lochs, een van de onderzoekers van het project, uit.

Toepassingen

De techniek is breed inzetbaar. Robin van der Weide, ook onderzoeker bij het project, vertelt: “MAbID kan ons helpen bij het beantwoorden van fundamentele wetenschappelijke vragen, bijvoorbeeld over hoe genregulatie tijdens de ontwikkeling van mensen of dieren werkt. Maar we kunnen het ook gebruiken voor onderzoek naar het ontstaan van ziektes die kunnen worden veroorzaakt door afwijkingen in genregulatie, zoals kanker.” De veelzijdige nieuwe techniek kan daarmee in de toekomst belangrijke inzichten opleveren over zowel gezondheid als ziekte.

Figuur MabID

MAbID in een notendop. Links: antilichamen, die elk aan een specifieke histonmodificatie of eiwit binden, worden samengevoegd met individuele cellen. Nadat deze antilichamen gebonden hebben, wordt met behulp van de MAbID-procedure een kleine barcode aan het aangrenzende DNA gehecht. Rechts: deze barcodes worden vervolgens gelezen, waardoor kan worden bepaald wat de locatie van elke histonmodificatie op het DNA is voor iedere individuele cel. Met deze informatie kunnen cellulaire atlassen worden samengesteld, waarin de gelijkenissen en verschillen tussen cellen duidelijk worden geïdentificeerd. Credit: Robin van der Weide. Copyright: Hubrecht Institute.

Literatuurverwijzing

Combinatorial single-cell profiling of major chromatin types with MAbID. Silke J.A. Lochs*, Robin H. van der Weide*, Kim L. de Luca, Tessy Korthout, Ramada E. van Beek, Hiroshi Kimura and Jop Kind. Nature Methods, 2023.

* Authors contributed equally.

Contactinformatie

Jop Kind is groepsleider bij het Hubrecht Institute, bijzonder hoogleraar Eencellige Epigenomica aan de Radboud Universiteit Nijmegen en Oncode Investigator.

Contactpersoon
prof. dr. J.H. Kind (Jop)
Gaat over persoon
prof. dr. J.H. Kind (Jop)