Nu hebben onderzoekers van de Queen Mary University of London (QMUL), VK, een belangrijk deel ontdekt van het mechanisme dat betrokken is bij hoe chromosomen tijdens de celdeling uit elkaar worden getrokken, zodat één complete set in elk van de nieuwe cellen terechtkomt.

“Tijdens de celdeling verdeelt een moedercel zich in twee dochtercellen, en tijdens dit proces wordt het DNA in de moedercel, verpakt in de vorm van chromosomen, verdeeld in twee gelijke sets. Om dit te bereiken worden de chromosomen op een speciale plaats, de kinetochore, gevangen door touwachtige structuren, microtubuli genaamd, die het DNA uit elkaar trekken”, aldus Dr. Viji Draviam, universitair hoofddocent structurele cel- en moleculaire biologie aan de School of Biological and Chemical Sciences van QMUL.

“We hebben twee eiwitten geïdentificeerd – kleine moleculaire machines – die de juiste verbinding tussen de chromosomen en de microtubuli mogelijk maken. Wanneer deze proteïnen niet goed functioneren, kunnen de cellen een chromosoom verliezen of winnen. Deze bevinding geeft ons een glimp van een belangrijke stap in het proces van celdeling.”

De studie, die vandaag (vrijdag 28 juli 2017) wordt gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications, helpt de aandoening te verklaren die bekend staat als aneuploïdie — wanneer cellen eindigen met het verkeerde aantal chromosomen.

Met behulp van hoge-resolutiemicroscopen om de innerlijke werking van levende menselijke cellen te filmen, ontdekten Dr. Draviam en haar collega’s van de Universiteit van Cambridge (VK) en het Europees Laboratorium voor Moleculaire Biologie in Heidelberg (Duitsland) dat twee eiwitten — Aurora-B-kinase en BubR1-gebonden PP2A-fosfatase — tegenover elkaar werken, respectievelijk fosfaatgroepen toevoegen of verwijderen, om de aanhechting van microtubuli aan de chromosomen correct te regelen.

Co-auteur Duccio Conti, die Dr. Draviam’s doctoraatsstudent is, zei: “We ontdekten dat een evenwicht tussen Aurora-B kinase en BubR1-gebonden fosfatase belangrijk is om het juiste aantal chromosomen in menselijke cellen te behouden.”

Inzicht in de onderliggende moleculaire mechanismen van celdeling zou kunnen helpen bij de behandeling van een reeks ziekten en aandoeningen.

“Agressieve kankers vertonen vaak een onregelmatig aantal chromosomen. Normale menselijke cellen hebben gewoonlijk 23 paar chromosomen; kankercellen kunnen echter 50 of meer chromosomen hebben. Om specifiek de onderliggende reden voor aneuploïdie te diagnosticeren en ook om specifiek te richten of aneuploïdie te behandelen, moet men begrijpen wat aneuploïdie in de eerste plaats veroorzaakt,” voegde Dr Draviam eraan toe.

Sommige mensen worden geboren met mutaties die hen voorbestemmen tot aneuploïdie. Eén zo’n aandoening is mozaïek bonte aneuploïdie (MVA), waarbij patiënten een klein deel van het BubR1-eiwit missen. Het is een zeer zeldzame aandoening, maar de getroffenen kunnen lijden aan microcefalie (kleiner dan normaal hoofd), beperkte groei, problemen met de hersenen en het zenuwstelsel, ontwikkelingsachterstand, verstandelijke handicap en epileptische aanvallen, en hebben ook een verhoogd risico op kanker.

Dr Draviam zei: “Het zal nuttig zijn om te zien wat de niveaus van AuroraB kinase zijn bij MVA-patiënten die delen van het BubR1-gen in hun DNA missen. Om het verlies van BubR1 bij deze patiënten tegen te gaan, zou Aurora-B misschien kunnen worden verminderd. Ook zijn we benieuwd of chromosomen normaal worden vastgelegd bij patiënten die geen BubR1-gebonden fosfatase hebben. Dit kan nieuwe manieren aan het licht brengen om de extra veranderingen in het aantal chromosomen aan te pakken die worden gezien bij patiënten die lijden aan BubR1-mutaties.

“Bij vruchtbaarheidsbehandelingen zal het nuttig zijn om de niveaus van deze twee eiwitten bij de kinetochore te bestuderen om gezonde eicellen te selecteren voor implantatie in de baarmoeder van vrouwen om hen de beste kans te geven op een succesvolle zwangerschap.”

Dr Draviam concludeerde: “Door bij te dragen aan een moleculair begrip van het chromosoomsegregatieproces, zal dit werk de toekomstige ontwikkeling van voorspellende markers of medicijndoelen voor een verscheidenheid van aandoeningen in verband met onregelmatige chromosoomnummers ondersteunen.”