Bionieuws

Gen & Micro

Eencellige regenereert kop en staart

Het trompetdiertje kan weer volledig regenereren als hij doormidden wordt geknipt. Foto: Henning Onsbring

Eencellige trompetdiertjes van het geslacht Stentor kunnen zichzelf regenereren nadat ze doormidden zijn gesneden. Daar komen wel meer dan duizend verschillende genen bij kijken, zo rapporteren onderzoekers van de Universiteit van Uppsala 5 april in Current Biology. De onderzoeksgroep slaagt er als eerste in het transcriptoom van losse celfragmenten te bepalen, een primeur op het gebied van sequensing-technologie. De genexpressieanalyse biedt inzicht in hoe dit kleine trompetdiertje weet te herstellen nadat belangrijke celonderdelen zijn beschadigd.

Parelsnoer
Stentor komt onder andere voor in sloten, waar het kleine voedseldeeltjes uit het water filtert. ‘Ze worden wel eens bejaagd door amoeben, waarbij de amoebe een Stentor doormidden knijpt. De regeneratieve capaciteit van Stentor is mogelijk een aanpassing waardoor ze aan predatoren kunnen ontsnappen’, zegt Thijs Ettema. Hij is groepshoofd van een laboratorium dat zich toespitst op microbiële diversiteit en evolutie aan de Universiteit van Uppsala in Zweden en laatste auteur van de studie. ‘Het cellichaam van Stentor is op een bijzondere manier opgebouwd. Naast een grote nucleus bevat de cel meerdere micronuclei die als een parelsnoer over de lengte van de cel verspreid liggen. Elke micronucleus bevat een volledige kopie van het genoom. Wanneer een afgesneden celfragment zo’n micronucleus bevat, kan dit fragment weer regenereren tot een volledig trompetdiertje.’


De eencellige heeft een duidelijke
voor- en achterkant: een monddeel
om bacteriën te eten, en een staart
waarmee hij zich kan vasthechten

Mondstructuur
De trompetdiertjes zijn relatief groot – soms langer dan een millimeter – waardoor ze geschikt zijn als modelorganisme. De eencellige heeft een duidelijke voor- en achterkant: een monddeel om bacteriën te eten, en een staart waarmee hij zich kan vasthechten aan bijvoorbeeld algen of dood organisch materiaal. Om te onderzoeken hoe Stentor zichzelf zo goed kan regenereren, haalden de onderzoekers de diertjes uit een sloot en sneden ze doormidden. Vervolgens brachten ze de genexpressie van individuele regenererende celfragmenten in kaart tot vijf uur na het doorsnijden, de tijd die Stentor ongeveer nodig heeft weer een volledige cel te vormen. Tien minuten na de beschadiging was er nog geen verschil in genexpressie tussen de voor- en achterkant, maar na anderhalf uur was een duidelijk onderscheid zichtbaar. De mondstructuur is complexer van vorm dan de staart, en bij het regenereren van de mond waren dan ook ongeveer negen keer zoveel genen actief. Een groot deel van de genen die geactiveerd werden tijdens de regeneratie is betrokken bij de celcyclus, het cytoskelet en fosforyleringsprocessen.

Axolotl
‘Veel mensen zijn bekend met de axolotl of de salamander, die een afgesneden lichaamsdeel terug kan laten groeien. Maar over regeneratie op celniveau is veel minder bekend. Ik vind het heel wonderbaarlijk dat dit mogelijk is’, zegt Ettema over zijn onderzoek. ‘Technisch gezien is de studie een doorbraak. Het was al sinds korte tijd mogelijk op een individuele cel te sequensen; die grens is nu verlegd naar het niveau van een los celfragment.

Wanneer een Stentor oog in oog komt te staan met een amoebe...

Dit artikel verscheen in Bionieuws 7 van 7 april 2018.