Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van Matteo Barberis van de UvA heeft een mechanisme ontdekt dat verklaart hoe cellen de juiste timing aanhouden bij de reproductie. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in Nature NPJ Systems Biology and Applications.

Doel van het onderzoek

Om de continuïteit van het leven te waarborgen vindt binnen elk organisme de reproductie van cellen plaats volgens een strak gedefinieerde timing. Deze timing is zo nauwkeurig, dat de duplicatie van het genetisch materiaal van een cel (een proces dat “DNA-replicatie” heet) wordt afgestemd op de overdracht van dit materiaal op de afstammelingen (een proces dat “celdeling” wordt genoemd). Het doel van dit onderzoek was om te ontdekken hoe deze nauwkeurige synchronisatie tussen de DNA-replicatie en de celdeling tot stand komt. Het onderzoek werd uitgevoerd met biergist als modelorganisme, een gistsoort waarin de regulering van deze processen plaatsvindt op een wijze die vergelijkbaar is met menselijke cellen.

Juiste timing

De UvA-onderzoekers hebben ontdekt dat de aanpassing van één specifiek gen verantwoordelijk is voor de juiste timing van de activering van enzymen die betrokken zijn bij eerdergenoemde afstemming. De onderzoekers zijn erin geslaagd dit gen te identificeren door het gebruik van gedetailleerde wiskundige modellen waarmee de betrokkenheid van het gen werd voorspeld, en door deze voorspelling vervolgens te valideren met aan de hand van biologische en biochemische methodologieën. De bevindingen van het huidige onderzoek onderstrepen dat de juiste tijdsvolgorde van enzymactiviteiten vereist is voor het synchroniseren van de DNA-replicatie en de celdeling, en onthullen een tot nu onbekend mechanisme dat verklaart waarom de reproductie van cellen precies op het juiste moment plaatsvindt.

Belangrijke doorbraak

De regulering van de exacte timing voor de reproductie van cellen is een belangrijke doorbraak, omdat het ontbreken hiervan leidt tot een ongecontroleerde, verhoogde celdeling, een kenmerkende eigenschap van tumorcellen bij mensen. Een systeembiologisch onderzoek waarbij voorspellende computermodellen worden gecombineerd met de bijbehorende experimentele validatie is cruciaal voor het aantonen van mechanismen die de cellulaire timing reguleren. Met deze methode kan uiterst nauwkeurig mogelijkerwijs van oudsher bewaard gebleven reproductiemechanisme worden ontrafeld bij eukaryotische organismen, waaronder de mens.

Bron: UvA.