Hoe de verpakking van DNA bepaalt hoe snel kankercellen zich door nauwe gaatjes wurmen
Een kankercel die wil uitzaaien, moet zich soms door een opening persen die kleiner is dan zijn eigen celkern. Dat lijkt onmogelijk, maar het gebeurt voortdurend in ons lichaam. De celkern is de ruimte in een cel waarin het DNA zit opgeborgen. Hoe die kern zich laat vervormen, blijkt af te hangen van iets heel kleins: de manier waarop het DNA daarbinnen is opgevouwen.
Onderzoekers hebben nu een wiskundig model gebouwd dat laat zien waarom de ene kankercel soepeler door nauwe ruimtes glipt dan de andere. Het draait allemaal om twee enzymen, dat zijn eiwitten die chemische reacties in de cel sturen, genaamd SETDB1 en SUV39H1.
Opgevouwen DNA als bepalende factor
Je DNA is niet los in de celkern aanwezig. Het zit strak opgerold rond eiwitten, als draad om een klosje. Dat samenstel heet chromatine. Hoe strakker het DNA is opgerold, hoe stijver en steviger de celkern wordt.
De twee enzymen uit het onderzoek regelen een chemisch label op het DNA, genaamd H3K9me3. Dit label zorgt ervoor dat delen van het DNA extra compact worden opgevouwen, vooral aan de rand van de celkern. Hoe meer van dit label er zit, hoe steviger die rand wordt.
Wat de onderzoekers deden
Het team bouwde een computermodel van een cel en zijn celkern als twee vervormbare, gesloten oppervlakken. Op die oppervlakken berekenden ze krachten zoals spanning en buigstijfheid, maar ook hoe moleculen zoals H3K9me3 zich over het oppervlak van de kern verspreiden.
Dit model testten ze op longkankercellen uit eerder laboratoriumonderzoek. Ze vergeleken gewone cellen met cellen waarbij het gen voor SETDB1 was uitgeschakeld, een zogeheten SETDB1 knock-out. Zonder SETDB1 verandert de verdeling van het H3K9me3-label aan de rand van de kern flink.
Het model liet zien dat cellen zonder SETDB1 een zachtere, minder stevige kernrand krijgen. In de praktijk klopt dit met waarnemingen uit het laboratorium: deze cellen doen er langer over om door een nauwe opening te kruipen. Het model voorspelde de juiste richting van dit effect, al was de voorspelde vertraging kleiner dan wat in echte cellen werd gemeten.
Wat betekent dit (nog) niet
Dit is een enkel onderzoeksteam dat een wiskundig model heeft gebouwd en getest op één celtype. Het model klopt qua richting van het effect, maar verklaart niet het hele verschil dat in echte cellen werd gemeten. De onderzoekers zeggen zelf dat de reactie van een cel door meerdere factoren tegelijk wordt bepaald, niet alleen door deze twee enzymen. Het gaat dus om een eerste stap in het begrijpen van dit proces, niet om een compleet antwoord.
Waarom is dit interessant? Uitzaaiing van kanker, het proces waarbij kankercellen zich door het lichaam verspreiden, begint vaak met cellen die zich door nauwe ruimtes tussen weefsels wurmen. Als wetenschappers beter begrijpen welke moleculaire schakelaars dat proces vergemakkelijken of juist afremmen, opent dat mogelijk nieuwe wegen om uitzaaiing te vertragen. Dit onderzoek is nog fundamenteel van aard: het is een model, getest tegen bestaande laboratoriumgegevens, geen nieuwe behandeling.