Epigenetica: het verschil tussen een zwarte vlek en een witte regio.

Leesbaar overzichtsstuk over epigenetica

Nature-special over epigenetica

DNA is zó passé

Inmiddels begrijpt zelfs uw grootmoeder waar die genen voor uw bruine ogen ineens vandaan zijn gekomen. DNA is ouderwets: epigenetica is het nieuwe toverwoord.

Hoe komt het dat er verschil zit – hoewel subtiel – tussen u en uw tweelingbroer? Hoe komt het dat al uw lichaamscellen precies hetzelfde DNA bevatten, maar uiterlijk variëren van witte bloedcellen van een paar micrometer tot zenuwcellen van ruim een meter lang? Waarom hebben mensen meer kans op een hartinfarct als hun moeder de hongerwinter meemaakte?

Het centrale dogma uit de biologie was decennialang prima aan brugklassers uit te leggen: één gen maakt één RNA molecuul, en dat maakt één eiwit. Slechts één stukje DNA bepaalt of u uw tong kunt opkrullen, of dat u met een vormeloos, platgeslagen stuk spier in uw mond rondloopt.

Toch bleef het moeilijk om sommige randverschijnselen uit de erfelijkheid met alleen de klassieke genetica te verklaren. Initiëel lukte het prima om de momenten waarop de natuur zich niet aan de regels leek te houden onder het tapijt te stofferen, maar in het midden van de jaren tachtig werd de berg van ongerijmde data wel erg groot.

oorlogswinterbabies
Nederlandse gegevens over het laatste oorlogsjaar brachten de situatie in een stroomversnelling. Kinderen van moeders die zwanger waren tijdens de hongerwinter bleken een sterk vergrote kans op hart- en vaatziekten te hebben, zonder dat daarbij een genetische oorzaak kon worden gevonden.

Mooi voorbeeld van de impact van epigenetische regulatie: deze twee muizen zijn genetisch 100% identiek (klonen), en groeiden onder vergelijkbare omstandigheden op. Het enige verschil tussen de twee is het dieet, dat erop gericht was de epigenetische informatie een bepaalde kant op te sturen.

Het vakgebied van de epigenetica was geboren: blijkbaar kan ook zonder een verandering in de code van het DNA informatie duurzaam worden opgeslagen en overgedragen aan de volgende generatie. Epigenetica is dan ook letterlijk de informatielaag die bovenop de genetische code zit.

Hoe dat werkt? Achteraf gezien is het eigenlijk heel logisch.

Uw DNA is te vergelijken met een grote encyclopedie, vol recepten om allerlei bouwstenen voor uw lichaam te maken. Met het ene gen maken uw huidcellen onder de zonnebank die bruine kleurstof, een ander stuk DNA bevat de instructies voor de productie van een enzym om dat patatje oorlog te verteren.

in der Beschränkung...
Net als de kok in de kantine maken lichaamscellen niet alle gerechten tegelijk. Uit die halve meter kookboeken gebruikt zelfs een Michelin-keuken hooguit een honderdtal recepten per avond, en het grootste deel van de instructies worden helemaal nooit gelezen.

Om de recepten naar prioriteit en relevantie in te delen zitten in menig kookboek overal post-its, aantekeningen in de kantlijn en andere boeken ongelezen onderop de stapel. In uw celkern is het niet anders: overal aan uw DNA-moleculen hangen vlaggetjes, plakkertjes en andere markeringen die bepalen welke stukken wel of juist niet gebruikt worden.

Eenvoudig schema van epigenetische veranderingen van DNA, AKA de genetische 4-lettercode plus moleculaire post-it stickers (klik voor popup. Bron: NIH).

Dat is natuurlijk een simplificatie, maar het principe klopt: moleculaire stickers op het DNA fungeren als epigenetische post-its die aangeven welke genen moeten worden gebruikt, een speciaal team van regulatie-eiwitten houdt die codering intact en up to date, en sommige stukken van het genoom zijn zo sterk gecomprimeerd dat ze nauwelijks leesbaar zijn. Het doel is duidelijk: uw hartcellen moeten hartceleiwitten maken, en uw teennagelcellen dienen zich primair te richten op teennagel (en de daarmee geassocieerde nagelkaas).

Het vakgebied van de epigenetica staat ook nu nog in de kinderschoenen, maar het onderzoek gaat hard. Het is inmiddels duidelijk dat eetpatronen, gedrag en bijvoorbeeld een nicotine-verslaving uw epigenetische informatie veranderen, en in sommige gevallen kan die informatie doorgegeven worden aan uw kinderen. Zolang gentherapie nog niet in het ziekenfonds zit zijn uw genen nog een gegeven, maar aan uw epigenetische status kunt u wellicht wat morrelen.