Epigenetica. Epigeneti-wa? Ze bepaalt waarom je hart kan kloppen en je immuuncel een indringer herkent. Net zoals genetica kan je epigenetica overerven, al gebeurt dat wel via minder rechtlijnige processen.
Bij een uitgebreid etentje babbelen een vriendin die ik al even niet heb gezien en ik over de slapeloze nachten door de combinatie van kleine kinderen en het schrijven van projecten. ‘Met welk onderzoek ben je nu weer bezig?’ vraagt ze. ‘Wel,’ antwoord ik, ‘met epigenetica, niet methylatie van DNA, maar histonen …’. In haar blik zie ik dezelfde verwarring als bij sommige studenten wanneer ik statistiek uitleg. Ik stop mijn zin, en probeer haar mee te nemen in mijn verhaal.
Letterlijk betekent epigenetica ‘op het genetische’ – op het DNA dus. In elk van je cellen zit een lang touw DNA van maar liefst twee meter, opgerold rond kraaltjes, onze histonen. Die kralen houden het DNA compact, maar ze bepalen ook of het touw heel erg stevig opgerold zit, en dus helemaal niet bereikbaar is om de DNA-code af te lezen, of het net makkelijk te ontrafelen is. Als het touw, en dus de DNA-code voor een gen, bereikbaar is, gaat onze machinerie aan de slag en worden er eiwitten geproduceerd. Afhankelijk van het gen dat vrij ligt, zal een ander eiwit aangemaakt worden. Die eiwitten oefenen op hun beurt verschillende functies uit. De histonenkralen op je DNA-ketting vormen, naast methylatie, een belangrijk onderdeel van de epigenetica.
Heeft je oma dus impact op de kralen van jouw DNA-ketting? Het korte antwoord: soms of een beetje
Het touw DNA is in elke cel vrijwel hetzelfde, maar de kralen die er op zitten verschillen sterk. Zo lijken de kralen van parelmoer, hout of plasticine. De parelmoerkralen blinken en trekken hierdoor de aandacht naar regio’s met toegankelijk touw. Die van hout zijn heel onopvallend en makkelijk te verschuiven. De (uitgedroogde) plasticine kralen plakken sterk aan het touw en zijn er heel moeilijk af te krijgen. Door kralen van verschillende materialen te combineren kunnen je cellen zeer georkestreerd beslissen welk stuk touw toegankelijk is op welk moment. Zo zal in je hartcel DNA-code bereikbaar zijn waarop de informatie zit voor eiwitten die je hart doen kloppen. In je immuuncellen is er dan weer toegang tot de DNA-code die ervoor zorgt dat indringers kunnen worden aangevallen.
De parelmoerketting van je oma
Maar kan je die kralen nu, net als je genen, doorgeven van generatie op generatie? Heeft je oma dus impact op de kralen van jouw DNA-ketting? Het korte antwoord: soms of een beetje. Het lange antwoord is wat meer ingewikkeld. Wanneer er nieuw leven ontstaat en cellen delen, wordt het DNA-touw grotendeels schoongeveegd en krijg je een hele hoop nieuwe kralen. Die kralen worden opnieuw op je touw geregen, soms vrij identiek aan het origineel maar soms ook niet. Dat is logisch ook. Elke nieuwe cel moet weer zelf kunnen beslissen wat ze wordt: hartcel, levercel, immuuncel, ...
Maar sommige soorten kralen zoals die van plasticine blijven vaker hangen, alsof ze net iets te stevig vastzitten. Andere rijgen zich toch steeds op dezelfde positie vast alsof de DNA-ketting daar gemerkt is met een potlood. Door de vastgekleefde kralen en de potloodstreepjes neem je toch karakteristieken mee uit de vorige generaties cellen. Als cellen delen moeten ze door dit ‘epigenetisch geheugen’ niet ‘van nul’ herstarten.
Mensen zeggen soms: ‘genen slaan een generatie over’. Dat klopt niet: het zijn niet de genen die een generatie overslaan, maar wel hoe je kralen verweven zijn, de epigenetica dus. We hebben in onze cel twee kopieën van de DNA-code. Elk gen is dus tweemaal aanwezig. Stel dat in elke generatie je een correcte versie van het gen hebt en een zieke versie. Het kan zijn dat bij je oma het stukje DNA-touw rond het zieke gen strak zit, terwijl het gezonde gen wel toegankelijk is door parelmoerkralen en wordt aangemaakt. Bij je mama is het helaas omgekeerd, maar jij hebt gelukkig de parelmoerkralen van je oma rond het gezonde gen, en krijgt dus de ziekte niet. Zo lijkt het alsof genen een generatie overslaan, maar eigenlijk zijn het de histonenkralen die bepalen wat zich uit.
Een leven lang kralen schikken
Wat je eet, hoeveel stress je ervaart, of je blootgesteld wordt aan giftige stoffen, ook dat heeft impact op hoe leesbaar bepaalde stukken DNA zijn. Omdat omgevingsfactoren kralen kunnen verwijderen, verplaatsen of van materiaal kunnen doen veranderen, kan het gedrag van je voorouders - in beperkte mate - ook impact hebben op hoe de kralen op jouw ketting geregen zijn. Gelukkig zijn veel van deze veranderingen herprogrammeerbaar: de potloodstreepjes zijn uitwisbaar.
Onze cellen maken keuzes: wat vaak nodig is, blijft toegankelijk; wat minder gebruikt wordt, raakt stilaan opgeborgen
Een mooi voorbeeld dat vaak gebruikt wordt in studies zijn identieke tweelingen. Een identieke tweeling heeft hetzelfde DNA en start met gelijkaardig epigenetisch geheugen in hun cellen. Maar toch kunnen we ze wel onderscheiden op basis van hun kralenpatroon dat ze uniek ontwikkelen door de omgevingsimpact.
In het begin van ons leven hangen de kralen op onze DNA-ketting losser en zijn ze beweeglijker. De histonen zijn dan gemakkelijk te verplaatsen, wat nodig is om te groeien, te leren en cellen hun identiteit te laten vinden. Grote stukken DNA staan klaar om gelezen te worden. Het epigenetisch geheugen is nog zeer flexibel. Maar naarmate we ouder worden, nestelen meer kralen zich steviger vast. Onze cellen maken keuzes: wat vaak nodig is, blijft toegankelijk; wat minder gebruikt wordt, raakt stilaan opgeborgen. Het epigenetisch geheugen wordt minder flexibel. Dat is efficiënter voor ons lichaam.
Die herschikking van kralen verloopt niet altijd op dezelfde manier of even snel. Ze wordt beïnvloed door levensstijl, ziekte en omgeving. Dat maakt epigenetica meetbaar: de hoeveelheid, het materiaal en plaats van bepaalde histonen laten toe om iemands leeftijd te schatten. Niet hoe oud we zijn in levensjaren, maar hoe oud onze cellen zich voordoen. Zo zal bij mensen met bepaalde ziektes de leeftijd van de cellen hoger geschat worden dan hun werkelijke leeftijd.
‘En dit wil ik nu gaan gebruiken in mijn onderzoeksprojecten’, sluit ik mijn uitleg aan mijn vriendin af. We laten de wetenschap achterwege. Op naar meer foto’s van de kinderen. Wie lijkt het meest op mij? De driejarige zoon of de 7 maanden oude dochter? De eerste heeft mijn grote blauwe ogen, de tweede misschien wel mijn gezapige lach. Hun ritmegevoel hebben ze duidelijk van hun vader. Welke kralen zouden ze hebben: van hout, parelmoer of zelfgemaakte van plasticine? Ze kunnen die alleszins nog een leven lang herschikken, en ja, daar heb ik misschien ook een beetje invloed op - door hen gezonde gewoontes aan te leren. Maar na deze gezellige babbel zal ik eerst maar eens de plasticineresten van de driejarige van de keukentafel proberen te schrapen.
