Eiwitvezels uit Alzheimer blijken RNA naar zaadcellen te smokkelen

Amyloïden hebben een slechte reputatie. De eiwitvezels hopen zich op in de hersenen van mensen met Alzheimer en Parkinson en worden gezien als een teken van celschade. Onderzoekers van Columbia's Zuckerman Institute in New York laten nu in het tijdschrift Molecular Cell zien dat dezelfde eiwitten elders in het lichaam juist een nuttige functie hebben: ze helpen genetisch materiaal de zaadcel binnen te brengen.

Het spoor begon bij hiv

Het onderzoek begon met een ander probleem: hiv. Eerder onderzoek liet zien dat amyloïdevezels in sperma het virus helpen om cellen in de voortplantingsorganen binnen te dringen. Onderzoeksleider Anthony Fitzpatrick en zijn promovendus William Mallen vroegen zich af of die vezels ook stoffen uit het lichaam zelf konden transporteren, met name RNA. RNA is het molecuul dat instructies uit DNA vertaalt naar eiwitten. Zaadvloeistof bevat grote hoeveelheden kleine RNA-moleculen die vermoedelijk invloed hebben op welke genen actief worden in een embryo. Hoe dat RNA van de zaadvloeistof in de zaadcel terechtkomt, was echter onbekend.

De onderzoekers vermoedden een verband omdat amyloïden positief geladen zijn en RNA negatief. Net als bij magneten trekken tegengestelde ladingen elkaar aan. Met fluorescerende merkstoffen toonde Mallen aan dat amyloïden en RNA inderdaad aan elkaar binden. Hij denkt dat de stevige eiwitvezels het kwetsbare RNA daarbij ook beschermen tegen afbraak.

Beelden tot op atomair niveau

Met cryo-elektronentomografie, een beeldtechniek die met elektronenbundels bevroren weefsel in 3D afbeeldt tot op bijna atomair niveau, bevestigden de wetenschappers dat de amyloïden daadwerkelijk de zaadcel binnendringen en niet alleen aan het oppervlak blijven plakken. Amyloïden met daaraan vastgeplakt goud waren goed te zien binnen in de cel. Zodra het RNA binnen is, maakt een eiwit genaamd clusterine het weer los van de amyloïdevezel.

Mogelijk nuttig voor CRISPR

De ontdekking roept nieuwe vragen op over erfelijkheid. Eerder onderzoek toonde al aan dat RNA in sperma genen van nakomelingen kan aan- of uitzetten, zonder dat de DNA-code zelf verandert. Dit heet epigenetica. Bij muizen bleek bijvoorbeeld dat insulineresistentie via de vaderlijke lijn kan worden doorgegeven, mogelijk via RNA in sperma.

Daarnaast zien de onderzoekers een praktische toepassing. Bij experimenten brachten amyloïden ook grote RNA-moleculen de zaadcel binnen, waarna embryo's tien keer zoveel van het gecodeerde eiwit aanmaakten als zonder de eiwitvezels. Omdat gentherapie met CRISPR nu vaak gebruikmaakt van aangepaste virussen om genetisch materiaal cellen binnen te brengen, wat afweerreacties kan uitlokken, denken de onderzoekers dat menselijke amyloïden een veiliger alternatief kunnen zijn.