Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Eiwitten wurgen cel tijdens deling

10 november 2008

Nieuw soort celdeling ontdekt

Een Zweedse onderzoeksgroep, mede gefinancierd door NWO, heeft een nieuw mechanisme voor celdeling ontdekt bij een micro-organisme dat leeft in extreem hete en zure omstandigheden. De resultaten van het onderzoek bieden niet alleen inzicht in de evolutie, maar ook in de werking van het menselijk lichaam. Het onderzoek is onlangs online gepubliceerd in PNAS, het magazine van de American National Academy of Sciences. Thijs Ettema, lid van de onderzoeksgroep, ontving van NWO in 2006 een Rubicon-subsidie om buitenlandervaring op te doen.

Het nieuwe mechanisme voor celdeling is ontdekt bij Sulfolobus acidocaldarius, een micro-organisme dat is gevonden in een hete bron in Yellowstone National Park. Het organisme maakt deel uit van de derde hoofdgroep van leven op aarde, de archaea. Archaea zijn net als bacteriën ééncellige micro-organismen, maar evolutionair gezien lijken ze meer verwant te zijn aan een andere hoofdgroep van leven op aarde, de eukaryoten (mens, dier, plant, schimmels, etc).

Wurgende eiwitten

Tot op heden was weinig bekend over de eiwitten die de celdeling regelen in Archaea. Met behulp van immuno-fluorescentie bepaalden de onderzoekers de plaats van deze eiwitten in de cel. Zo ontdekten ze dat drie eiwitten een cruciale rol spelen bij de celdeling van Sulfolobus acidocaldarius. Deze drie eiwitten vormen, nadat het hele chromosoom is gedupliceerd, een bandstructuur over de as van de cel. Aan beide zijden van de band zit dan één chromosoom. Deze band knijpt vervolgens de cel in tweeën, zodat er twee nieuwe dochtercellen ontstaan. Op het eerste gezicht lijkt dit proces op mitose, zoals het tijdens de biologieles aan bod komt. Mitose is echter het proces waarbij de chromosomen worden verdeeld over de twee dochtercellen. De celdeling is het proces waarbij de twee dochtercellen van elkaar worden gescheiden.

Opmerkelijk is dat deze celdelingeiwitten niet verwant zijn aan andere bekende eiwitten voor celdeling. Enkele van de eiwitten in het nieuwe celdelingmechanisme lijken op eiwitten die in eukaryoten een totaal andere functie hebben. Het onderzoek toont aan dat de eiwitten die betrokken zijn bij celdeling in Sulfolobus acidocaldarius, verwant zijn aan zogenaamde ESCRT-eiwitten. Deze zijn in eukaryoten, en dus ook bij de mens, betrokken bij eiwittransport binnen de cel. Onlangs is aangetoond dat het hiv-virus gebruik maakt van het ESCRT-transportsysteem om uit de cel te ontsnappen. Het bestuderen van het celdelingproces in Sulfolobus acidocaldarius zou dus kunnen leiden tot nieuwe inzichten in processen waarbij ESCRT-eiwitten betrokken zijn. Zoals de manier waarop het hiv-virus de cel verlaat.

Evolutie

Sommige theorieën stellen dat archaea evolutionair gezien voorlopers zijn van eukaryoten. Het feit dat genen betrokken bij celdeling in Sulfolobus acidocaldarius verwant zijn aan eukaryote genen bevestigt dit beeld. Deze organismen zijn op één of andere manier verwant aan ons, de mens. Het onderzoek toont aan dat deze verwantschap mogelijk nog verder door te voeren is dan eerder werd vermoed.

Microbioloog Thijs Ettema nam onder andere de verwantschap tussen de celdelingeiwitten en de ESCRT-genen onder de loep. Ettema deed zijn onderzoek in Zweden aan de universiteit van Uppsala. In 2005 promoveerde Ettema aan Wageningen UR. Hij ontving in 2006 een Rubicon-subsidie van NWO. Rubicon biedt recent gepromoveerde wetenschappers de mogelijkheid ervaring op te doen aan een buitenlands topinstituut.

Publicatiegegevens

Ann-Christin Lindås, Erik A. Karlsson, Maria T. Lindgren, Thijs J. G. Ettema, and Rolf Bernander, A unique cell division machinery in the Archaea, PNAS, November 5 2008

..............................