In embryonale stamcellen houdt de methylering van histon-eiwitten de methylering van het DNA tegen, en daarmee de specialisatie van de cel. Dat concluderen Nijmeegse onderzoekers onder leiding van Hendrik Marks op grond van massaspectrometrische analyse van de combinatie van DNA en eiwitten.

DNA-methylering is de meest bestudeerde en een veel voorkomende vorm van epigenetische modificatie. Meestal heb je het dan over specifieke sequenties, zogeheten CG-eilanden in promotoren, die in gemethyleerde vorm het naastgelegen gen uitschakelen. Maar elders binnen het genoom worden de C’s in CG-lettercombinaties gewoonlijk bijna allemaal gemethyleerd. Wat daarvan precies het effect is, is nog onduidelijk. In 2012 lieten Marks en collega’s echter zien dat dit deel van de methylering afwezig is in embryonale stamcellen: die verkeren in een soort ‘kale’ basistoestand en kunnen nog alle kanten op voor specialisatie van de cellen.

In Cell Stem Cell laten ze nu één van de redenen zien: verspreid over het DNA van die stamcellen vind je overal histonen met het onderdeel H3K27me3, waarbij aan een specifieke plek op het histon drie methylgroepen hangen. Kennelijk houden deze methylgroepen de methyltransferase-eiwitten, die juist het DNA willen methyleren, fysiek uit de buurt.

Het heeft iets te maken met het voedingsmedium waarop je die stamcellen in leven houdt. Traditioneel gebeurt dat in bloedserum, verrijkt met leukemia inhibitory factor (LIF). Dan zie je minder H3K27me3-histonen, omdat die zich concentreren zich op een beperkt aantal plekken op het DNA. Elders zie je gewoon de gebruikelijke DNA-methylering. In deze conditie lijken de cellen iets verder te ontwikkeld te zijn, al komen ze niet echt aan specialisatie toe. Je ziet de methylering pas wegvallen als je een serumloos medium gebruikt dat naast LIF twee kleinere inhibitoren bevat.

Voor de drie-methylering van de histonen zorgt het eiwitcomplex PRC2 (polycomb-repressive complex 2). Maar in stamcellen, die PRC2-complexen missen doordat een van de benodigde genen ontbreekt, wordt het DNA slechts gedeeltelijk gemethyleerd. En wat er wél wordt gemethyleerd, lijkt geen invloed te hebben op de pluripotente status. Dus ondanks de inzichten van deze studie blijven er dus nog wat puzzelstukjes zoek om volledig te verklaren waarom het genoom gedemethyleerd kan blijven in embryonale stamcellen.

bron: Cell Stem Cell, met dank aan Hendrik Marks