micro rna

MicroRNA
Apr 18, '09 5:52 AM
by De Clercq for everyone
Kernwoorden
biologie, genexpressie, gene silencing,genomics, MiRNA, rna virus, rna-interferentie, rnai, virus
RNA
RNA mutaties
Virus
Miniem stukje RNA veroorzaakt erfelijk gehoorverlies
18 april 2009
Een erfelijke vorm van geleidelijk gehoorverlies wordt niet veroorzaakt door een mutatie in een gen voor een eiwit, maar in het
gen voor een zogeheten microRNA.
Zo’n microRNA is maar 20 basen lang, maar het is voor cellen van vitaal belang omdat het kan voorkomen dat ongewenste genen tot expressie komen.
Genen voor microRNA’s zijn, vergeleken met die voor eiwitten, dan ook erg kort.
Zo kort dat er eigenlijk nooit serieus rekening mee was gehouden dat hierin een ziekmakende mutatie kan optreden. Volgens Britse en Spaanse
onderzoekers die deze mutatie vonden, is deze gehooraandoening hier het eerste voorbeeld van (Nature Genetics, online 12 april).
De Spanjaarden bestudeerden al geruime tijd twee families waarvan sommige leden bij het stijgen der jaren last krijgen van in ernst toenemend gehoorverlies,
zonder dat daarvoor een duidelijke oorzaak viel aan te wijzen. De ziekte moest erfelijk zijn, want hij erfde keurig volgens de wetten van Mendel over. Genetisch
onderzoek waarbij patiënten werden vergeleken met gezonde familieleden wees uit dat er een mutatie moest zijn op chromosoom 7. Na verder onderzoek bleef
een klein aantal kandidaat-genen over. De Britten vonden ongeveer tegelijkertijd hetzelfde bij dove mutanten van muizen. Ook zij vonden enkele kandidaatgenen. Een vergelijking tussen beide sets leverde maar één overeenkomst op: het gen miR-96. Dit gen codeert niet voor een eiwit, maar voor een microRNA.
De Britten onderzochten vervolgens hoe de mutatie bij muizen tot gehoorverlies kan leiden. Daarbij ontdekten ze dat miR-96 een belangrijke rol speelt in de
haarcellen van het slakkenhuis in het binnenoor. Het slakkenhuis is gevuld met vloeistof. Geluidstrillingen brengen via het trommelvlies en de gehoorbeentjes in
het middenoor deze vloeistof in beweging. Afhankelijk van de geluidsfrequentie deinen op bepaalde plaatsen de haarcellen mee en hun beweging wordt in de
hersenen vertaald in een gehoorsensatie. Mutaties in het gen voor miR-96 tasten de structuur van deze tere cellen ernstig aan.
Bij muizen met twee gemuteerde kopieën van het gen is de schade zo groot dat ze al vanaf de geboorte doof zijn. Hebben ze één gezond exemplaar, dan is de
schade aanvankelijk gering, maar wordt deze geleidelijk steeds ernstiger.
Oorzaak: de ophoping van tientallen eiwitten waarvan de aanmaak door gezond miR-96 zou zijn onderdrukt.
MicroRNA: klein, maar o zo belangrijk
De ontdekking van het belang van microRNA’s in 2001 heeft de wereld van de moleculaire biologie op zijn kop gezet. De kleine stukjes RNA
trokken ook de aandacht van universitair hoofddocent Erno Vreugdenhil. Vreugdenhil: ‘Binnen vijf tot tien jaar komen de eerste microRNAgerichte medicijnen op de markt.’
Afbeelding: De glucocorticoid-receptor (rood) en microRNA-124 (groen) zijn aanwezig in dezelfde zenuwcellen van de hippocampus, een
hersengebied dat betrokken is bij leren en geheugenvorming.
Een interessante drugtarget
Jarenlang werd er gedacht dat RNA niet meer was dan een boodschapper: een kopie van het DNA, die er voor zorgt dat DNA vertaald kon
worden in eiwitten. ‘Nu blijkt dat een groot deel van het RNA helemaal niet codeert voor een eiwit’, vertelt Vreugdenhil. ‘MicroRNA’s zijn hele
kleine stukjes RNA, die een behoorlijke macht hebben in de cel. Ze kunnen binden aan RNA dat voor een eiwit codeert, om er vervolgens voor
te zorgen dat dit eiwit minder tot expressie wordt gebracht. MicroRNA’s zijn betrokken bij verschillende ziekteprocessen. Zo speelt microRNA
een belangrijke rol in verschillende soorten kanker. Borstkanker wordt vaak veroorzaakt door een foutje in de aanmaak van het microRNA.
Deze regulerende rol maakt microRNA erg interessant als drugtarget.’
Stress en hersenen
Vreugdenhil kijkt zelf naar het effect van stress op de hersenen. ‘Bij stress komen stresshormonen vrij, de zogenaamde glucocorticoiden.
Deze hormonen hebben effect op cellen waarin glucocorticoid-receptoren aanwezig zijn. Dit zijn veel verschillende soorten cellen, waaronder
ook hersencellen. Medicijnen als prednison en dexamethason werken via deze receptor. De effectiviteit van de medicijnen hangt af van de
hoeveelheid receptor op een cel, en specifieke microRNA’s blijken in verschillende soorten cellen de expressie van deze receptor te
reguleren.’
Klinisch interessant
Drs. Erno Vreugdenhil: ‘Omdat onderzoekers nergens ter wereld microRNA functioneel konden duiden, werd gedacht dat deze kleine stukjes
RNA niet meer waren dan afbraakproducten.’
Vreugdenhil heeft gevonden dat er een microRNA bestaat dat specifiek is voor de hersenen, en dat dit microRNA de hoeveelheid
glucocorticoid-receptor reguleert. Dit heeft hem in januari 2009 een publicatie opgeleverd in het tijschrift Endocrinology. Klinisch gezien is de
ontdekking erg interessant. ‘Chronisch gebruik van medicijnen zoals prednison kan soms leiden tot bijwerkingen zoals depressie. Chronische
stress, waarbij continu stresshormonen worden aangemaakt, is ook een belangrijke factor bij het ontstaan van depressie. Het bestaan van
microRNA’s die specifiek zijn voor hersencellen biedt dus de mogelijkheid de glucocorticoid-receptor in de hersenen specifiek te reguleren. In
andere cellen, zoals die van het afweersysteem, wordt de receptor dan ongemoeid gelaten. Op het moment dat je de invloed van stress op de
hersenen kunt reguleren door een specifieke microRNA-therapie te ontwikkelen, heb je iets heel effectiefs in handen.’
Over het hoofd gezien
Als microRNA zo’n belangrijke rol speelt in het menselijk lichaam, hoe kan het dan pas in 2001 zijn ontdekt? Vreugdenhil verklaart: ‘Vanaf het
moment dat onderzoekers met RNA aan de slag gingen, bleek dat er heel veel kleine stukjes RNA waren. Omdat onderzoekers nergens ter
wereld dit functioneel konden duiden, werd gedacht dat deze kleine stukjes RNA niet meer waren dan afbraakproducten. Ze werden
simpelweg in de prullenbak gegooid. Pas toen in 2001 bleek dat mensen veel minder genen hadden dan verwacht, ging men zoeken naar
verschillende vormen van eiwitregulatie. En toen werd microRNA ontdekt. Feitelijk hebben we microRNA dus al dertig jaar onder onze neus
gehad, maar het werd als afvalproduct weggezet. We hebben het gewoon over het hoofd gezien.’
De biologie voorop
Via zijn onderzoek naar stress en de glucocorticoid-receptor kwam Vreugdenhil al snel in aanraking met microRNA. Na de ontdekking van de
stukjes RNA was hij dan ook één van de eersten in Nederland die er onderzoek mee is gaan doen. In januari heeft hij een gratificatie gekregen
van het Leiden Amsterdam Center for Drug Research, met name omdat hij continu vernieuwend onderzoek introduceert. Maar voor de roem
doet hij het niet: ‘Ik vind het wel leuk, maar het gaat mij toch eigenlijk altijd om de biologie. Ik wil nieuwe technieken introduceren om nieuwe
dingen te leren.’
Inhaalslag
Sinds de functie van microRNA is ontdekt, heeft de biologie een inhaalslag gemaakt. ‘De ontwikkelingen gaan razendsnel. Er zijn al
klinische trials bezig met moleculen die de activiteit van microRNA kunnen beïnvloeden. Zelf ben ik ook bezig met het opzetten van een
programma waarin microRNA als een drugtarget wordt gezien. Bij verschillende soorten ziekten spelen foutjes in de aanmaak van het
microRNA een belangrijke rol, en die foutjes moeten rechtgezet kunnen worden. Het zal niet lang meer duren voordat er op microRNA
gerichte medicijnen op de markt zijn.’
(20 januari 2009/Leonie Hussaarts)
De microRNA revolutie - kleine moleculen met een grote rol
Een pas ontdekte groep van RNA-moleculen blijkt een rol te spelen in levende cellen. Deze 'microRNAs' mogen dan klein zijn maar ze zijn niet minder belangrijk.
Het leek zo simpel. DNA maakt RNA maakt eiwit, en eiwitten regelen alle processen die nodig zijn om een cel goed te laten functioneren. Sinds een aantal jaren
is echter duidelijk dat lang niet alle RNA-moleculen vertaald wordt in eiwit en dat er bovendien een klasse van kleine RNAs bestaat die de vertaling van RNA naar
eiwit juist remmen. Deze microRNAs blijken een belangrijke rol te spelen bij allerlei biologische processen, inclusief het ontstaan van kanker.
Schoolboeken achterhaald
Hoe zat het ook al weer met DNA, RNA en eiwit? De schoolboeken leren dat de eiwitcoderende gedeelten van het DNA worden afgelezen (transcriptie) tot een
boodschapper RNA (= messenger RNA of mRNA) molecuul en dat mRNA daarna vertaald wordt (translatie) tot een eiwit molecuul. Naast mRNAs bestaan er ook
nog andere soorten RNA moleculen, zoals het ribosomaal RNA (rRNA) en het transport RNA (transfer of tRNA), beiden nodig voor de vertaling van mRNA naar
eiwit. Tot zover niets nieuws.
Nobelprijs
In 1998 ontdekten de Amerikanen Andrew Fire en Craig Mello dat er ook nog een klasse van kleine RNAs bestaat die niet coderen voor een eiwit. In plaats
daarvan kunnen deze RNAs de activiteit van genen juist remmen door te binden aan mRNA met een passende nucleotiden volgorde, waardoor het mRNA niet in
eiwit vertaald kan worden. Dit proces heet RNA interferentie (RNAi) en heeft de ontdekkers in 2006 de Nobelprijs opgeleverd. Het blijkt dat er twee soorten
remmende RNAs zijn: ze kunnen van buitenaf in een cel worden gebracht en heten dan small interfering RNA (siRNA).
Of ze worden afgelezen van microRNA-genen in het genoom van de cel zelf en heten dan microRNA, moleculen van slechts 20 tot 25 nucleotiden lang die een
revolutie in ons denken over het regelen van functies in de cel teweeg hebben gebracht.
Van virus tot mens
Sinds de eerste ontdekking van microRNA in het wormpje Caenorhabditus elegans is duidelijk geworden dat deze kleine RNA-moleculen voorkomen in vrijwel
alle planten en dieren. Ze regelen processen zoals celdeling, celdood en celdifferentiatie en spelen een belangrijke rol in de embryonale ontwikkeling.
microRNAs worden actief op specifieke tijden en in specifieke weefsels tijdens de ontwikkeling van het embryo, Ze zorgen ervoor dat alleen het gewenste mRNA
vertaald wordt tot eiwit. Op deze manier zorgen microRNA-moleculen voor de fijnafstelling van de activiteit van eiwitten en daarmee de ontwikkeling van
embryonale cellen tot het juiste celtype, zoals een spier- of huidcel.
Duizend microRNAs
In de mens zijn er ondertussen zon 500 verschillende microRNAs bekend en verwacht wordt dat er meer dan 1000 zijn. Verder denkt men dat ieder microRNA
aan 100 tot 200 verschillende mRNAs kan binden, waardoor microRNAs de activiteit van misschien wel meer dan 30% van alle eiwitcoderende genen
beïnvloeden. Een complex netwerk dus dat ervoor zorgt dat de cellen in ons lichaam doen wat ze moeten doen en hun eigenschappen als bijvoorbeeld huid- of
spiercel behouden. Het is daarom niet verbazingwekkend dat microRNAs ook in verband worden gebracht met het ontstaan van kanker, een ziekte die immers
veroorzaakt wordt doordat cellen niet meer doen wat ze moeten doen en op hol slaan.
Kanker
MicroRNAs blijken een belangrijke rol te spelen bij het ontstaan van kanker. Zo kunnen ze de genen die kanker onderdrukken afremmen, waardoor de kans op
het ontstaan van tumoren afneemt. Daar staat tegenover dat microRNAs juist kunnen worden ingezet in de strijd tegen kanker.
MicroRNAs go from stop to start / MicroRNAs can both dampen and activate gene expression at different points in the cell cycle, study
suggests[Published 29th November 2007 07:12 PM GMT]
http://www.the-scientist.com/news/home/53930/
microRNA: vriend en vijand van kankerpatiënt
De pas ontdekte categorie van kleine RNA-moleculen, de microRNAs, blijken een belangrijke rol te kunnen spelen bij zowel het ontstaan als de behandeling van
kanker.
MicroRNA kan een rol spelen bij het ontstaan van kanker. Opvallend is dat de helft van alle microRNA-genen ligt op plaatsen in het genoom met extra stukken
DNA (amplificaties), verdwenen (deleties) of verplaatste (translocaties) DNA-fragmenten, plaatsen waarvan bekend is dat ze gekoppeld zijn aan kanker. Je zou
verwachten dat deze grote veranderingen in het DNA leiden tot te veel (bij amplificaties), te weinig (bij deleties) of verkeerde (bij translocaties) microRNA
moleculen. Inderdaad is aangetoond dat in veel tumoren bepaalde microRNAs te veel of juist te weinig aanwezig zijn. Kankeronderzoekers zijn dan ook op zoek
gegaan naar een verklaring voor dit verschijnsel. Zijn deze veranderde expressie patronen de oorzaak van het ontstaan van kanker, of enkel maar het gevolg?
Remmen en gasgeven
Al decennia lang weten we dat voor normale celdeling een gaspedaal en een rem nodig zijn, net als in een auto. Als het gaspedaal ingedrukt blijft of als de rem
kapot is dan blijven cellen maar delen, een belangrijk kenmerk van kanker. Het gaspedaal in cellen bestaat uit een netwerk van groeigenen, de zogenoemde
'oncogenen'. Dit zijn genen die in een normale cel een belangrijke functie hebben maar in een kankercel door een mutatie op een verkeerde manier geactiveerd
worden. Het moleculaire rempedaal bestaat uit een netwerk van genen met een groeiremmende activiteit, de zogenoemde tumorsupressor-genen, die door een
mutatie ook ongeremde celdeling kunnen veroorzaken.
Meer weten over het ontsporen van celdeling door oncogenen en tumorsupressor-genen
Te veel microRNA
Het blijkt dat juist oncogenen en tumorsupressor-genen vaak het doelwit zijn van microRNA. Dat geldt bijvoorbeeld voor de microRNAs miR-372 en miR-373, die
in grotere hoeveelheden dan normaal aanwezig zijn in een bepaalde tumor van de zaadbal. Onderzoekers hebben gekweekte cellen in het laboratorium extra
veel van deze microRNAs laat maken en deze cellen veranderden vervolgens in kankercellen. Dit kwam doordat de microRNAs een remmend effect hebben op
de belangrijke tumorsupressor p53, die er normaal voor zorgt dat celdeling niet op hol slaat. Wanneer de rem op celdeling wegvalt is het hek van de dam en gaan
cellen woekeren.
Te weinig microRNA
Ook een tekort aan microRNAs kan leiden tot kankerkanker. Bij longkankerpatiënten bijvoorbeeld gaat een tekort aan let-7 microRNA gepaard met verminderde
overlevingskans. Dit bleek te komen omdat het oncogen RAS minder werd afgeremd, waardoor de cellen vol gas kunnen delen en een eerste stap zetten op het
pad naar een tumor.
'Good guys'?
Zijn die microRNAs nu enkel maar bad guys? Waarschijnlijk niet; het lijkt er namelijk op dat ze een belangrijke rol kunnen gaan spelen bij een betere diagnose en
behandeling van kanker. Nu is het al mogelijk om op basis van de activiteit van genen (de hoeveelheden van verschillende mRNAs in de cel) het karakter van de
tumor beter vast te stellen en de behandeling daaraan aan te passen.
Zie artikel 'Micorarray voorspelt gedrag van een borsttumor'
Diagnose verbeteren
Onderzoekers verwachten dat het in kaart brengen van de hoeveelheden microRNAs eenzelfde rol kan gaan spelen. De samenstelling van microRNAs in
tumoren blijkt namelijk overeen te komen met hun ontwikkelingsgeschiedenis: tumoren afkomstig van weefsels met eenzelfde embryonale herkomst (zoals maag,
lever en darm) hebben een vergelijkbare samenstelling, terwijl bijvoorbeeld microRNAs in bloedtumoren en huidtumoren juist zeer verschillende zijn
samengesteld. Met deze kennis kan mogelijk de diagnose van uitgezaaide tumoren waarvan de oorsprong niet duidelijk is, verbeterd worden en leiden tot een
behandeling die is afgestemd op het type tumor.
Anti-microRNA
De ontdekking van microRNA biedt ook de mogelijkheid om nieuwe doelgerichte behandelingen tegen kanker te ontwikkelen. Proeven in muizen laten zien dat
het mogelijk is de activiteit van specifieke microRNAs te remmen door injectie van anti-microRNA moleculen. Dit zou een aanpak kunnen zijn bij tumoren die
veroorzaakt worden door een te veel aan microRNAs. Echter, het is nog te vroeg om te voorspellen of zon aanpak ook werkelijk bij de mens gebruikt kan worden.
http://www.kennislink.nl/publicaties/rna-interfereert-met-dna-jubileum
Arno van ’t Hoog Bionieuws 25 april 2003 10 april 2009
RNA-interferentie verovert in hoog tempo de moleculaire biologie. Dit oude cellulaire immuunsysteem bestrijdt in het lab bijvoorbeeld al HIV
DNA moest wel tegenvallen. Een evangelische belofte als ‘Boek des Levens’ bleek bij de completering van de menselijke genoomkaart even beeldend als een
Chinees telefoonboek. DNA zou nieuwe geneeskunde opleveren – gentherapie! – maar ook dat viel bar tegen. Het ‘Lang zal ze leven’ voor de vijftigjarige lijkt in
wetenschappelijk opzicht meer op een pensioneringsreceptie.
Want tijdens het verjaardagspartijtje van de DNAstructuur staan de schijnwerpers op RNA-interferentie (RNAi) gericht. Dat is een verbazingwekkend mechanisme
dat kort na de ontdekking al als gereedschap dient voor grootschalige genomicsprojecten, bestrijding van virussen, het maken van muismodellen en zelfs
gentherapie.
RNA-interferentie heeft veel wat DNA ontbeert. Het is jong, omvat geen structuur maar een dynamisch proces en het is een tikje mysterieus. Onderzoekers
kwamen het pas halverwege de jaren negentig voor het eerst op het spoor bij het inbrengen van pigmentgenen om petunia’s donkerpaarse bloemen te geven. Tot
hun verbazing gebeurde het tegenovergestelde: de bloemen werden paars-wit gevlekt en sommigen zelfs geheel wit. Er trad gene silencing op: de expressie van
het ingebrachte pigmentgen nam dramatisch af.
De witte strepen op de petunia bloem zijn het resultaat van een poging van wetenschappers om de bloem intenser paars te maken. Maar als gevolg van de
introductie van allelen werden de endogene (eigen) genen stilgelegd ( silenced). Bron: Science, 1999; p. 886
Aidsvirus
Even leek het een eigenaardigheid van petunia’s, maar binnen enkele jaren werd het ook bij schimmels, wormen, fruitvliegen, muizen en menselijke cellen
aangetoond. RNA-interferentie is waarschijnlijk een evolutionair zeer oude vorm van cellulaire immuniteit, ontwikkelt als defensiemechanisme tegen transposons
en RNA-virussen.
Tijdens RNA-interferentie ontstaan in de cel zogenaamde silencing-complexen, bestaande uit diverse eiwitten en korte stukjes dubbelstrengs RNA van 21 tot 23
basenparen. Als zo’n RNA-fragmentje een complementair RNA tegenkomt, dan knippen de eiwitten in het silencing-complex dat RNA in stukken. Er kan zo geen
eiwit meer gevormd worden – de genexpressie wordt stilgelegd.
Cellen maken ook silencing-complexen als ze synthetische RNA-fragmentjes krijgen toegediend. Als menselijke cellen worden behandeld met RNA-fragmentjes
die overeenkomen met het RNA van het poliovirus, dan blijkt een groot deel van de cellen ongevoelig voor grootschalige infectie met het virus. Met dezelfde
taktiek blijkt het ook mogelijk om de vermeerdering van het aidsvirus in menselijke cellen te remmen. Na behandeling met RNA fragmentjes was de productie van
HIV in gekweekte cellen dertig tot vijftig maal lager.
Slordig
Dat zo’n basaal biologisch mechanisme met zulke eenvoudige bouwsteentjes cellen kan helpen tegen virussen, doet de hoop groeien voor klinische
toepassingen. De vraag is echter hoe het RNA ter plaatse te krijgen, bijvoorbeeld in een met hepatitis C geïnfecteerde lever, of de immuuncellen van een HIVpatient. Uit onderzoek met muizen, blijkt dat na injectie in de bloedbaan de RNA-fragmentjes vanzelf naar de lever gaan en daar hun werk kunnen doen. Er is dus
hoop.
Aan de andere kant zijn er nog fundamentele vragen. De silencing-complexen zijn zulke kieskeurige seek and destroyverdedigers, dat een of twee basen verschil
vaak al niet meer herkend wordt. Aangezien virussen notoir slordig zijn met de vermeerdering van hun erfelijk materiaal, kunnen mutante virussen makkelijk aan
de silencing-complexen ontsnappen. RNA-interferentie heeft een steviger positie verworven in het genomicsonderzoek, bijvoorbeeld als middel om de functie van
genen te bepalen. Want de silencing-complexen kunnen gericht worden tegen de RNA-producten van vrijwel ieder gen.
De functie van een gen kan dan worden onderzocht, door de expressie te stoppen, terwijl het DNA intact blijft. Tot nu toe berust genfunctie-onderzoek vaak op
het tijdrovende, precies uitschakelen van een gen. Voor genfunctie-onderzoek met RNAi worden in plaats van synthetische RNA-fragmentjes genconstructen
gebruikt, waardoor de cel zelf RNA-fragmentjes gaat produceren. Op die manier kunnen ook transgene muizen worden gemaakt, waar de expressie van een gen
is geblokkeerd.
Vorig jaar publiceerde de groep van René Bernards van het Nederlands Kanker Instituut in Science een methode om in menselijke cellen op grote schaal de
expressie van genen uit te schakelen met RNAi. Twee maanden geleden maakte het NKI bekend dat ze samen met Cancer Research UK, onder leiding van Paul
Nurse, van 10.000 menselijke genen stuk voor stuk de expressie gaan blokkeren om het effect op celgroei te bepalen. De onderzoekers willen zo onder meer
inzicht krijgen in de rol die deze onbekende genen spelen in het ontstaan van kanker.
Kennis daarvan opent zelfs de weg naar RNAi-therapie, waarbij de expressie van tumorgenen in kankergezwellen platgelegd zou kunnen worden. Dat is nog
dagdromerij. Zoals vaak bij talentvolle opvolgers, moet RNAi alle beloftes van de voorganger gaan inlossen. Over een jaar of vijftig moet blijken of die
verwachtingen terecht zijn geweest
Zie ook:





Epigenetica ontstijgt DNA (Kennislink artikel)
Gene almanac (Dolan DNA Learning Centre, Engels)
Ten aanval: het virus te lijf (Kennislink correspondenten artikel)
Vijf nieuwe kankergenen ontdekt (Kennislink artikel)
De microRNA revolutie – kleine moleculen met een grote rol (artikel van Watisgenomics)
Menselijk genoomonderzoek aan K.U.Leuven suggereert nieuwe rol voor
microRNA's
Een interdisciplinair onderzoeksteam van de K.U.Leuven heeft het verband aangetoond tussen de evolutie van menselijk microRNA en Alu-elementen, de
meest voorkomende repetitieve elementen in het genoom.
De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in PLoS ONE, het online tijdschrift van de Public Library of Science.
MicroRNA's zijn kleine, recent ontdekte ribonucleïnezuren die zeer belangrijk zijn voor de werking van het genoom door hun effect op de expressie van
genen. Het menselijk genoom bevat honderden microRNA-genen die vaak voorkomen in clusters. Dat zijn groepen waarvan de leden ontstaan uit een
gemeenschappelijk vooroudergen.
Met bio-informatische en statistische methoden berekende het Leuvense team dat een belangrijk deel van de producten van een evolutionair recente
microRNA-genencluster, die alleen voorkomt bij de mens en mensapen, specifiek kan binden aan de meest voorkomende repetitieve elementen van
het genoom, de zogenaamde Alu-elementen.
De functie van Alu-elementen is grotendeels onopgehelderd. Aangenomen wordt dat Alu elementen een rol spelen in genoomevolutie. Maar het is ook
bekend dat sommige Alu-elementen door hun genherschikkende kracht een destructieve rol kunnen spelen.
De nieuwe onderzoeksresultaten suggereren dat Alu-elementen zelf ook een grote rol hebben gespeeld in het ontstaan van de mensaap-specifieke
microRNA-cluster.
Dat leidt tot de hypothese dat de evolutionair jonge microRNA's een rol spelen in de biologie van de Alu-elementen zelf, bijvoorbeeld door te voorkomen dat ze
door ongebreidelde replicatie het genoom vernietigen. Interessant is dat niet alleen de meeste Alu-herkennende microRNA's maar ook de Alu elementen zelf
evolutionair ontstaan zijn vanaf het moment dat mensapen zich afsplitsten van andere families van zoogdieren.
De voorspelling die uit deze hypothese van co-evolutie voortvloeit, is dat andere zoogdierfamilies (die in hun genoom hun eigen Alu-achtige elementen dragen)
zelf speficieke microRNA-clusters hebben ontwikkeld met een analoge werking.
professor Frans Schuit van de Genexpressie Groep, Departement Moleculaire Celbiologie van de K.U.Leuven. Het onderzoek was een samenwerking
van SymBioSys, het K.U.Leuven excellentiecentrum voor systeembiologie, en het Departement voor Moleculaire en Ontwikkelingsgenetica, VIBK.U.Leuven.