Elke vorm van informatie-uitwisseling tussen levende organismen is een vorm van communicatie. Cellen, de basiseenheden van het leven, wisselen informatie uit via een speciale codetaal die 'post-translationele eiwitmodificaties' (PTM's) wordt genoemd. Vertegaal legt uit: "veel celbiologen zijn geïnteresseerd in het ontcijferen van PTM-codes omdat deze kunnen worden vertaald in een breed scala van therapieën voor kanker en andere ziekten.”
Codetaal voor celdeling
Een volwassen mens bestaat gemiddeld uit ongeveer 37 biljoen cellen die verschillen in vorm en functie. Als onderdeel van het continue celdelingsprogramma dat cruciaal is om onze organen vitaal te houden, zullen miljarden cellen zich elke dag in ons lichaam delen. Communicatie tussen cellen is daarom essentieel om ervoor te zorgen dat zulke grote aantallen delingen en differentiaties goed gecoördineerd verlopen. Volgens Vertegaal: "PTM's vormen de taal die de celdeling regelt. We hebben geleerd over verschillende PTM 'dialecten', zoals SUMOylering, ubiquitinatie en fosforylering. Er is nog veel onderzoek nodig om volledig te begrijpen hoe deze dialecten samenwerken om de celdeling en andere moleculaire processen te coördineren. PTM's vormen een dynamisch netwerk voor informatie-uitwisseling dat uiterst complex is - zoals de metronetwerken in sommige van 's werelds grootste steden. In de komende jaren willen wij met behulp van massaspectrometrie meer te weten komen over hoe zij met elkaar praten.”
Dertig kilometer spaghetti
Een belangrijk aandachtspunt van Vertegaals onderzoeksteam is de rol van SUMOylering en de interactie met andere PTM's. "Een grote uitdaging voor de cel is om het lange DNA - het erfelijke materiaal dat instructies bevat om andere cellen te bouwen - in een piepkleine celkern te passen zonder de strengen te beschadigen. Het zou hetzelfde zijn als 30 kilometer spaghetti in een bord passen", beschrijft hij. SUMO stelt cellen in staat DNA correct te vouwen en over dochtercellen te verdelen.
"Onze groep onderzoekt momenteel waarom celdeling niet werkt zonder SUMO.” Het onderzoeksteam van Vertegaal had eerder ontdekt dat het remmen van SUMOylering de celgroei en het delingsproces belemmert. "We zagen dat de verdeling van chromosoomkopieën tussen dochtercellen vatbaar wordt voor fouten die schade aan het DNA veroorzaken.” Naast het inzicht dat deze studies opleveren over de mechanismen van celdeling, bieden zij ook aanknopingspunten voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën tegen kanker.
PTM-remmer therapieën
Vertegaal benadrukt: "Er wordt momenteel veel gewerkt aan anti-kankermedicijnen die ingrijpen op PTM-niveau, zoals PTM-enzymremmers. Remtherapieën brengen belangrijke uitdagingen met zich mee, omdat gezonde cellen die deling moeten ondergaan, ook worden aangetast". Kankercellen hebben echter verschillende onderscheidende kenmerken die door deze geneesmiddelen kunnen worden benut. "SUMO-remmers hebben al eerder hun nut bewezen bij de behandeling van bepaalde soorten kanker in kweekschaaltjes, en worden nu getest op patiënten. Dit is een opwindende fase voor het onderzoek, en het begrijpen van de taal van cellen is van cruciaal belang in ons streven om patiënten te helpen door te achterhalen welke soorten kanker gevoelig zijn voor PTM-therapieën".