Wat doet DNA in de hersenen?

De hersenen zijn niet meer het exclusieve terrein van hersenwetenschappers. Genetici hebben nu voor het eerst laten zien wat DNA doet in de hersenen. Wat doet DNA in de hersenen? Iedere levende cel heeft DNA, dus ook de cellen in de hersenen. Dus ook zenuwcellen hebben DNA. Zenuwcellen in de hersenen vuren niet alleen maar elektrische signalen af zoals in alle schoolboeken staat, maar ze doen ook aan het aflezen van DNA. DNA zit niet alleen in de hersenen, DNA doet ook iets in de hersenen. Want DNA alleen is dood. Het moet gelezen worden, anders heb je er niets aan.

Wat is nieuw?

Het aflezen van DNA in verschillende delen van de hersenen is nu voor het eerst onderzocht (16 verschillende hersendelen). Het uitlezen van DNA verandert vooral in de ontwikkeling van verschillende delen van het embryonale brein, maar ook na de geboorte en bij volwassenen.

Hoeveel genen?

Van de onderzochte 17.565 genen was 86% actief op een bepaald tijdstip en bepaalde plaats gedurende de ontwikkeling van de hersenen. Dat is heel veel. Het totaal aantal menselijke genen wordt geschat op 22.000 afhankelijk van hoe je een gen definieert.

Verschillen man en vrouw?

Ook is gevonden dat het uitlezen van DNA bij mannen en vrouwen al verschilt in het brein van het embryo. Die verschillen in het brein van man en vrouw verschillen dus al in de baarmoeder. Het verschil tussen man en vrouw is zelfs het grootste in de baarmoeder. Om precies te zijn: er zijn 159 genes gevonden waarvan 13 genen op het Y-chromosoom liggen, 9 genen op het X-chromosoom en 137 genen op de resterende chromosomen. Er is zelfs alternative splicing gevonden die bij mannen en vrouwen verschilt (introns worden op verschillende manieren uitgeknipt!).

Introns en exons: alternative splicing?

Ik heb eerder geblogd over introns en alternative splicing (hier bijvoorbeeld). De vraag was: wat is het nut van introns als ze toch uitgeknipt worden? Het blijkt dat introns aanleiding kunnen zijn dat sommige exons ook uitgeknipt worden afhankelijk van het celtype. Daardoor ontstaan er verschillende eiwitten op basis van hetzelfde gen (zeg maar: 'multiple choice genen'). Dus de keuze van exons die terechtkomen in een eiwit verschilt.
Gebeurt dit ook in de hersenen?
Verbazingwekkend genoeg blijkt dat 90% van alle genen die in de hersenen actief zijn te maken had met alternative splicing. Hierdoor is alternative splicing enorm in belang toegenomen en nu dus ook in de hersenen en met name in de ontwikkeling van de embryonale hersenen.

Zijn dat hersenen van levende personen?

Nee, het zijn hersenen van 57 overleden personen die hun hersenen afgestaan hebben voor onderzoek. Het zijn hersenen van gezonde personen.

Leren we iets over pathologie?

De bestudeerde hersenen waren van gezonde personen en embryos, maar de gegevens die nu gepubliceerd zijn vormen een basis om het zieke en gezonde brein te vergelijken. Zonder kennis van het gezonde brein kun je immers niets zeggen over het zieke brein. En in de directe toekomst mens - chimpanzee vergelijkingen. De onderzoekers hebben al verschillen gevonden in genen waarvan we al weten dat ze betrokken zijn bij ziektes als schizofrenie, hersenbloeding of herseninfarct. 

Literatuur

Hyo Jung Kang et al (2011) Spatio-temporal transcriptome of the human brain, Nature 27 Oct 2011

Postscript 29 Oct: paragraaf Introns en exons toegevoegd.