Prof Dr Marianne Rots |
Gisteren, zondag 19 april, hield Prof. dr. Marianne Rots de Paradisolezing over haar eigen vakgebied de epi-genetica. Om precies te zijn: de moleculaire epigenetica [1]. Zeer hoge informatiedichtheid, maar de inhoud was goed afgestemd op het algemene publiek. De eerste helft van haar lezing ging over Rosalind Franklin, de onderzoekster die eigenlijk als derde persoon de Nobelprijs voor de ontdekking van de structuur van DNA (samen met Watson en Crick) had moeten krijgen [2].
Ze had zich goed ingelezen, ze vertelde dat ze ter voorbereiding van de lezing alle boeken over Franklin had gelezen. Respect! [3]. Een goede wetenschappelijke mentaliteit.
Uit het oogpunt van evolutie, viel mij de volgende uitspraak op:
"Bij de bevruchting worden bijna alle epigenetische markeringen op het DNA gewist".
Bijna alle. Ik vroeg in het vragenuurtje hoeveel niet werd gewist en of het resterende deel ruis was of zelfs negatieve consequenties zou kunnen hebben (dus als een fout opgevat moest worden). Haar antwoord was dat 5-10% van de markeringen op het DNA niet werd uitgewist. Er was nog geen systeem in te ontdekken. Het leek vrij willekeurig over chromosomen verdeeld. Maar er was één voorbeeld waarbij een specifiek gebied op het chromosoom betrokken was.
[4].
Mijn conclusie over het belang van epigenetica voor evolutie:
Als epigenetische markeringen ook overerven via eicel en sperma naar de volgende generatie heb je twee erfelijke mechanismen die een rol in de evolutie spelen: erfelijke informatie in de basevolgorde van DNA en epigenetische markeringen op het DNA. Als epigenetische markeringen niet of nauwelijks overerven (via de geslachtelijke voortplanting) dan zijn ze uitsluitend van belang voor de embryonale ontwikkeling en gedurende het volwassen leven [5]. Ook heel belangrijk. Om evolutionair van belang te zijn moet het gaan om effecten die over honderden generaties stabiel zijn. In ieder geval meer dan 3 generaties!
Maar zelfs als epigenetica uitsluitend van belang is voor embryonale ontwikkeling is dat van indirect evolutionair belang. Want het maakt multicellulaire organismen als planten en dieren mogelijk! Anders zouden er uitsluitend eencelligen bestaan. [8]
Bovendien zou epigenetica, met name verschillen in genexpressie, het verschil tussen mens en andere primaten beter kunnen verklaren dan traditionele DNA basevolgorde en eiwitcoderende genen [6].
Het is dus van belang om directe (via voortplanting) en indirecte (somatische) effecten van epigenetica te onderscheiden. De eerste staat bekend onder de naam Transgenerational epigenetics en is volgens mij een subdiscipline die nog niet heeft aangetoond dat ze van belang is voor evolutie.
Epigenetic engineering
Het zou wel eens kunnen zijn dat epigenetic engineering of epigenetic editing zoals prof. Rots het noemt, een vergelijkbare rol krijgt als genetic engineering (gen therapie): 'het sleutelen aan DNA'.
Rots gaf drie voorbeelden van overerfbare epigenetische markeringen die alle een negatief effect hadden op de gezondheid. Er kunnen positieve zijn, maar die heb ik niet gezien. Dit wijst er op dat bij ziekte (kanker) foute epigenetische markeringen betrokken kunnen zijn. Rots ontwikkelt moleculaire technieken om foute epigenetische markeringen te corrigeren. Dat is haar vakgebied: moleculaire epigenetica in een medische context [7], [9]. De kunst is om de markeringen van specifieke genen aan of uit te zetten. Dit is een feite een aanvulling van traditionele genetic engineering die de DNA basevolgorde corrigeeert. Daarmee is zij potentieel net zo belangrijk en heeft volgens Rots mogelijk dezelfde risico's voor het nageslacht (germline).
Ik heb de indruk dat beide vakgebieden zichzelf het belangrijkste vinden, ze zetten zich tegen elkaar af, ze weken niet echt samen. Ze zitten in aparte vakgroepen en hebben aparte conferenties en tijdschriften. Ze zouden moeten samenwerken voor optimaal resultaat. Wat kan een patient het nu schelen of hij door genetica of epigenetica genezen wordt! Als het maar werkt!
Literatuur
Nessa Carey (2012) 'The Epigenetics Revolution', Columbia University Press
"offers lucid science writing and vivid imagery" (review Nature).
Noten
- Epi-genetica: alle processen die niet te maken hebben met de DNA seuqence, maar het aflezen of niet aflezen van de sequence, of: genexpressie of genregulatie.
- Maar Watson en Crick hebben toegeven dat ze tenminste in twee gevallen cruciale informatie van Franklin hebben gebruikt voor hun beroemde 1953 publicatie zonder medeweten of toestemming van Franklin. Maar er is meer aan de hand. Franklin was niet geinteresseerd in 3D-modellen bouw, Watson en Crick deden niet anders. Verder heeft Franklin helemaal niets met epigenetica te maken! Het thema van dit jaar Paradiso lezingen is: wetenschappers vertellen over hun helden. Prof Rots had Franklin gekozen onder meer omdat het een vrouwelijk rolmodel is.
- Vorige sprekers die over hun wetenschappelijke helden uit het verleden hadden moeten vertellen, hebben er met de pet naar gegooid.
- Dit antwoord was een stuk informatiever vergeleken met het antwoord dat ze 2 jaar geleden gaf op dezelfde vraag (27 mei 2013).
- Het zou wel eens kunnen zijn dat voor een normale embryonale ontwikkeling noodzakelijkerwijs alle markeringen gewist moeten worden omdat de bevruchte eicel een blanco start moet hebben om alle lcihaamsdelen te kunnen vormen. Het mag niet gespecialiseerd zijn. Een algehele reset. Alle epigenetische markeringen zouden de novo aangebracht moeten worden tijdens de embryonale ontwikkeling. Dat is het geheim van het embryo!
- Sommigen beweren dat niet-coderend RNA beter correleert met de complexiteit van het organisme dan de omvang van het genoom op zich.
- Ze heeft in Groningen een vakgroep opgericht in het Universitair Medisch Centrum waarin fundamenteel onderzoek gedaan wordt naar epigenetisch mechanismes in en medische context. Ze heeft ook internationale erkenning als specialist op dit gebied (hier) en zit in de redactie van Clinical Epigenetics.
- Aangezien eencelligen zich vnl. door mitotische celdeling vermenigvuldigen, kan daar epigenetische overerving potentieel van groot evolutionair belang zijn.
- Dat er medische toepassingen zijn van epigenetica blijkt uit de grote hoeveelheid boeken: Epigenetics and disease, Epigenetics in health and disease, Patho-epigenetics of disease, Epigenetics in human disease, Epigenetic aspects of chronic diseases, The epigenetics of autoimmune diseases, Epigenetics of aging, etc.
Vorige blogs over dit onderwerp
- Paradiso lezing Marianne Rots over epigenetica 27 mei 2013. Dit blog kunt U uitstekend gebruiken als achtergrond informatie.
- Epigenetica is geen bedreiging voor neoDarwinisme, 8 april 2010 (mijn oude trage blog)
Zie ook: Presentatie Studium Generale Groningen van Marianne Rots