Persbericht

Ontdekking van nieuw bacterieel afweersysteem

Gepubliceerd op
16 februari 2014

Met de ontdekking van een nieuw afweersysteem in bacteriën hebben onderzoekers van Wageningen University inzicht verkregen in het ontstaan van RNA interference (RNAi), een ingenieus regulatie systeem in plant, dier en mens. In Nature van 16 februari doen ze verslag van de rol van de bacteriële variant van Argonaut, het sleutelenzym van het RNAi systeem.

Alle bekende levensvormen bevatten zogeheten Argonaut-eiwitten. Net als de gelijknamige helden uit de Griekse mythologie spelen deze eiwitten een belangrijke controlerende en beschermende rol.

Argonauten in eukaryoten

Twintig jaar geleden werd ontdekt dat planten beschikken over regulatie-mechanismen waarin kleine RNA-moleculen een belangrijke rol spelen. Later bleek dat heel veel hogere organismen (zgn. eukaryoten, van schimmels tot mensen), beschikken over een collectie van verschillende kleine RNA-moleculen, die elk heel specifiek kunnen binden aan bepaalde andere RNA-moleculen. Deze veel grotere RNAs zijn vaak betrokken bij belangrijke processen, zoals de expressie van genen (van DNA via RNA naar eiwit). Daarnaast bleek dat kleine RNA-moleculen kunnen binden aan RNA afkomstig van virussen, en zodoende dienst doen als anti-virussysteem. Omdat de kleine RNAs over het algemeen het functioneren van complementaire RNAs blokkeren, heeft dit systeem de naam RNA-interference (RNAi) gekregen.

De zoektocht naar de details van het RNAi-systeem leidde al snel tot de ontdekking van het Argonaut-eiwit. Dit eiwit blijkt een complex te vormen met de kleine RNA-moleculen. Samen zijn ze in staat om heel specifiek de overeenkomstige RNA-moleculen op te sporen, en na binding van de kleine ‘gids-RNAs’ aan de grotere ‘doelwit-RNAs’, maakt het Argonauten-eiwit het karwei af door het doelwit kapot te knippen, waardoor het niet meer functioneert. Naast het ophelderen van het RNAi-mechanisme, heeft dit ook geleid tot een belangrijke toepassing. Op een gerichte manier kan nu de expressie van onbekende genen worden onderdrukt (RNA silencing), wat kan leiden tot opheldering van de functie van deze genen.

Argonauten in bacteriën

Hoewel al geruime tijd bekend is dat ook bacteriën beschikken over een Argonaut-eiwit, was de functie hiervan tot voor kort onbekend. Een team onderzoekers van het Wageningse Laboratorium voor Microbiologie onder leiding van John van der Oost heeft nu de functie van een bacterieel Argonaut-eiwit opgehelderd. Met name promovendus Daan Swarts en postdoc Matthijs Jore hebben ontdekt dat bacteriële Argonauten fungeren als een afweersysteem tegen infecties van vreemd DNA, zoals dat van virussen. De grootste verrassing was echter dat het in dit geval gaat om een compleet nieuw systeem. Het Argonaut-eiwit gebruikt namelijk kleine ‘gids-DNA’ moleculen om specifieke DNA-moleculen van indringers te traceren, en om dat vervolgens onschadelijk te maken: DNA interference (DNAi).

Wat betreft het ontstaan van RNA interference, is het nu zeer aannemelijk dat het complexe eukaryote systeem is geëvolueerd uit relatief simpele componenten uit micro-organismen. Het bacteriële Argonaut eiwit speelt een rol als afweersysteem, net als de varianten in insecten en planten. De verdere ontwikkeling tot een ingenieus regulatie systeem van gen expressie in dieren (en dus in mensen) is mogelijk geworden na een subtiele verandering die tot gevolg heeft gehad dat niet DNA maar RNA het doelwit van het RNAi systeem werd. Dit onderzoek heeft een stukje van de puzzel aangeleverd van de evolutionaire reis van de Argonauten.