Onderzoekers hebben ontdekt dat het eiwit TRF2 onmisbaar is om spierstamcellen in de juiste toestand te houden. Schakelen ze het uit bij muizen, dan herstelt een beschadigde spier zich niet meer. De wond vult zich met vet en littekenweefsel. Het onderzoek is gepubliceerd in het vakblad Science Advances.
Wie een spier scheurt of overbelast, doet een beroep op een kleine reservevoorraad. Tussen de spiervezels zitten namelijk cellen die jarenlang niets doen. Ze verbruiken nauwelijks energie en wachten. Pas bij schade worden ze wakker, delen ze zich razendsnel en bouwen ze de kapotte vezel opnieuw op. Een deel keert daarna terug naar zijn slaapplek, klaar voor de volgende keer.
Deze cellen leven in een precair evenwicht. Gaat het mis, dan herstelt de spier niet of raakt de voorraad op. Wat deze schakelaars überhaupt zijn, is grotendeels onbekend. Onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania denken nu dat ze er eentje gevonden hebben en dat op een onverwachte plek.
Een eiwit met een andere functie
TRF2 stond tot nu toe vooral bekend om iets anders. Het zit op de uiteinden van onze chromosomen en zorgt ervoor dat de cel die uiteinden niet verwart voor een breuk in het DNA. Zonder die bescherming slaat de cel alarm, plakt ze chromosomen aan elkaar of gaat ze dood.
De onderzoekers ontdekten nu dat het eiwit in sluimerende spierstamcellen juist heel actief is. Twee dagen na een verwonding zakt het niveau hard. Rond dag veertien, wanneer de cellen weer tot rust komen, is het niveau hersteld.
Om te weten of dat toeval was, schakelden de onderzoekers het eiwit specifiek uit in de spierstamcellen van muizen. In rust leek er weinig aan de hand. Het gewicht en de spiermassa bleven normaal. Maar het aantal reservecellen daalde, eerst na twee weken en nog sterker na drie maanden.
Wil je niets van Scientias missen? Voeg Scientias toe als voorkeursbron op Google dan zie je al onze verhalen!
De spier bouwde niet meer op
Pas na een verwonding werd de afwezigheid van het eiwit echt zichtbaar. Bij gewone muizen was de spier na twee weken hersteld. Bij de muizen zonder het eiwit bleef de spiermassa dalen. Nieuwe vezels kwamen er simpelweg niet. In plaats daarvan zagen de onderzoekers verlittekening en ophopingen van vetweefsel op de plaats van de schade.
De voor de hand liggende verklaring zou zijn dat de cellen gewoon doodgaan. Die klopte niet. Met verschillende testen zochten de onderzoekers naar geprogrammeerde celdood, naar zelfvertering en naar veroudering van de cel. Ze vonden niets van dat alles. De cellen konden zich ook nog prima delen.
Wat wel veranderde, was hun karakter. In de cellen bleken bijna 1400 genen minder actief, waaronder vrijwel alle genen die een spierstamcel een spierstamcel maken. De cellen waren er nog, maar ze kampten met een identiteitscrisis.
De telomeren waren gewoon in orde
Als een eiwit dat chromosoomuiteinden beschermt wegvalt, verwacht je schade. Die was er niet. De uiteinden waren even lang als bij muizen in een controlegroep en er waren geen alarmsignalen van DNA-schade.
De onderzoekers deden dezelfde ingreep bij een ander celtype om te vergelijken en daar liep het wel volledig mis. Dat maakt hun conclusie sterker: spierstamcellen reageren gewoon fundamenteel anders.
Er is wel een caveat. De afwezigheid van schade werd gemeten op een beperkt aantal momenten en onder bepaalde omstandigheden. Hoe deze cellen hun chromosoomuiteinden dan wel beschermen, blijft een open vraag.
Knopen in het DNA
Het eiwit blijkt op duizenden andere plekken in het DNA te zitten, vooral vlak voor genen. En op ongeveer de helft van die plekken zitten stukjes DNA die zichzelf tot een soort compacte knoop kunnen vouwen in plaats van een dubbele helix te vormen.
Die knopen liggen bij de genen die uitvallen wanneer het eiwit verdwijnt. Dat is ook het geval bij het belangrijkste kenmerkgen van spierstamcellen, dat elke onderzoeker gebruikt om zo’n cel te herkennen.
De knopen werden wel niet rechtstreeks waargenomen maar voorspeld door software, zij het door twee onafhankelijke algoritmes. De onderzoekers weten bovendien niet hoe het eiwit die genen precies aanstuurt: de toegankelijkheid van het DNA verandert namelijk niet. Ze sommen in hun bespreking een handvol mogelijke verklaringen op, maar meer onderzoek is nodig.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
