Als je genen een wekker konden zetten, dan zou EZH1 degene zijn die aan de bel trekt. Een nieuwe studie onthult hoe dit vaak over het hoofd geziene eiwit de ritmische expressie van genen in de skeletspieren reguleert. Hierdoor worden ze afgestemd op de 24-uurs interne cycli van het lichaam.
Een onderzoeksteam onder leiding van KAUST ontdekte dat EZH1 een dubbele rol speelt bij de regulatie van het circadiaans ritme. Het stabiliseert een cruciaal eiwit, genaamd RNA Polymerase II, de moleculaire motor van de gentranscriptie. Tegelijkertijd hervormt het ook chromatine, de strak verpakte vorm van DNA. Dit om genen volgens schema te activeren of tot zwijgen te brengen.
Alvast 5 van de belangrijkste punten
- EZH1 is een sleutelregelaar van de biologische klok en zorgt voor genetische timing. Het helpt de interne ritmes van het lichaam te behouden.
- Dit eiwit stabiliseert de transcriptie van genen en beïnvloedt de structuur van chromatine. Hierdoor worden genen op het juiste moment geactiveerd of uitgeschakeld.
- Verstoring van EZH1 kan leiden tot onevenwichtigheden in de stofwisseling en ziektes. Een goed functionerend EZH1 is dus belangrijk voor de gezondheid.
- Onderzoek toont aan dat het herstellen van de EZH1 functie verstoorde ritmes kan corrigeren. Dit opent mogelijkheden voor nieuwe behandelingen.
- EZH1 werkt samen met andere belangrijke genen van de biologische klok. Dit zorgt ervoor dat het lichaam als een goed geolied uurwerk werkt.
EZH1: Een Genetische Maestro
Dankzij deze verrassende veelzijdigheid functioneert EZH1 als een maestro. Het zorgt ervoor dat genen die betrokken zijn bij de stofwisseling, slaap en andere essentiële processen op tijd opkomen en verdwijnen. Wanneer de activiteit van het eiwit afneemt, wat kan gebeuren bij het ouder worden, kan de genetische timing haperen. Dit leidt tot onevenwichtigheden in de stofwisseling en ziekten.
“EZH1-gemedieerde ritmiek zou een sleutelrol kunnen spelen bij het behouden van de betrouwbaarheid en het aanpassingsvermogen van weefselspecifieke genetische programma’s,” zegt Peng Liu. Hij leidde de studie samen met collega Valerio Orlando. Het onderzoeksteam, waaronder beeldvormingsspecialist Satoshi Habuchi en bioloog die stamcellen bestudeert Mo Li, deed deze ontdekkingen door skeletspierweefsel van muizen te bestuderen en experimenten uit te voeren op gekweekte spiercellen van muizen.
Hoe EZH1 het Genetische Ritme Behoudt
Door de genexpressie en eiwitactiviteit gedurende een 24-uurs cyclus te volgen, ontdekten ze dat de EZH1 niveaus gelijktijdig oscilleren met andere belangrijke genen van de biologische klok. Dit ritmische patroon stelt EZH1 in staat om duizenden andere genen te reguleren die verbonden zijn met de interne klok van het lichaam. Een van de belangrijkste rollen van EZH1 is het stabiliseren van RNA Polymerase II. Dit is het enzym dat DNA-gecodeerde instructies omzet in RNA tussenproducten. Dit proces staat bekend als transcriptie. Transcriptie drijft de eiwitproductie en de cellulaire functie aan.
Verklarende woordenlijst
- Circadiaans ritme: Het 24-uurs ritme dat biologische processen in het lichaam regelt.
- Chromatine: De structuur waarin DNA is verpakt in de celkern.
- Transcriptie: Het proces waarbij DNA wordt omgezet in RNA.
- Epigenetisch: Veranderingen in genexpressie die niet door wijzigingen in de DNA-sequentie komen.
- Homeostase: Het vermogen van het lichaam om een stabiel intern milieu te handhaven.
Tegelijkertijd wijzigt EZH1 chromatine door chemische labels toe te voegen of te verwijderen. Deze epigenetische versieringen maken genen meer of minder toegankelijk voor transcriptie. De twee functies van EZH1 werken samen om een nauwkeurig ritme van genexpressie te behouden, merkt Orlando op. Dit was een onverwachte bevinding die volgens hem het belang benadrukt van het blijven onderzoeken van de fundamentele aspecten van epigenetische mechanismen.
De studie bracht ook de gevolgen van een storing in EZH1 aan het licht. Toen de onderzoekers EZH1 in cellen verstoorden, ontdekten ze dat de ritmische expressie van talloze genen uit de pas liep. Deze ontregeling kan leiden tot problemen zoals een verstoord herstel van spieren, een ontregelde stofwisseling en een verhoogde vatbaarheid voor ziekten die bij het ouder worden voorkomen. Het zijn aandoeningen die op een dag kunnen worden behandeld door EZH1 en de bijbehorende paden aan te pakken met nieuwe medicijnen.
Ter ondersteuning van dit idee, toonde het KAUST geleide team aan dat het herstellen van de EZH1 functie de verstoorde ritmes grotendeels herstelde. Er blijven nog veel vragen onbeantwoord, waaronder hoe EZH1 functioneert buiten het spierweefsel. Uit analyses van het gehele genoom bleek dat het verstoren van EZH1 de ritmische transcriptie van meer dan 1.000 door de biologische klok gereguleerde genen dempte. Hoewel sommige van deze genen verbonden zijn met de functie van de skeletspieren, zijn veel betrokken bij bredere stofwisselings- en paden voor herstel van cellen.
Terwijl onderzoekers de complexiteit van EZH1 blijven ontrafelen, onderstrepen de laatste bevindingen een belangrijk nieuw inzicht: dit onderbestudeerde eiwit orkestreert de genetische tijdwaarneming met precisie en zorgt ervoor dat ons lichaam als een uurwerk loopt.
Geraadpleegde bronnen:
PRC2-EZH1 draagt bij aan de expressie van circadiaanse genen door het orkestreren van chromatine staten en de stabiliteit van het RNA polymerase II complex, 20 oktober 2024, The EMBO Journal. DOI: 10.1038/s44318-024-00267-2
Veelgestelde vragen
Wat is EZH1 en wat doet het?
EZH1 is een eiwit dat een cruciale rol speelt in de regulatie van de biologische klok. Het helpt bij het afstemmen van genen op het 24-uurs ritme van het lichaam.
Hoe beïnvloedt EZH1 mijn gezondheid?
EZH1 helpt bij het reguleren van stofwisseling en andere belangrijke processen. Een verstoring van EZH1 kan leiden tot gezondheidsproblemen.
Wat gebeurt er als EZH1 niet goed functioneert?
Als EZH1 niet goed functioneert, kunnen de interne ritmes van het lichaam verstoord raken. Dit kan leiden tot een ontregelde stofwisseling en andere gezondheidsproblemen.
Kan de functie van EZH1 worden hersteld?
Onderzoek heeft aangetoond dat het herstellen van de functie van EZH1 mogelijk is. Dit opent mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe behandelingen.
Waarom is EZH1 zo belangrijk?
EZH1 is belangrijk omdat het ervoor zorgt dat de genen van het lichaam synchroon lopen met de biologische klok. Dit helpt het lichaam gezond en in balans te houden.
