Associate Professor
Laboratorium voor moleculaire en cellulaire biologie van planten
In elk organisme heeft elke cel bijna identieke genetische informatie, maar niet alle cellen zien er hetzelfde uit of gedragen zich niet hetzelfde. Een van de oorzaken van deze verbazingwekkende diversiteit is de aanwezigheid van chemische tags, epigenetische modificaties genaamd, die zowel het DNA als de verpakkingseiwitten versieren die het DNA in de kern organiseren. De patronen van deze chemische tags verschillen per celtype en helpen de functie van cellen te instrueren door aan te geven welke genen moeten worden ingeschakeld en welke moeten worden genegeerd. Het kennen van het effect van deze epigenetische veranderingen op het gedrag van een cel kan ons helpen gezondheid en ziekte te begrijpen, maar het manipuleren van epigenetica in zoogdiercellen is vaak dodelijk, waardoor deze veranderingen moeilijk te bestuderen zijn. Gelukkig zijn vergelijkbare manipulaties haalbaar in een plantmodel, waardoor dit een uitstekend systeem is om de rol van epigenetische modificaties te begrijpen.
In plaats van dierlijke cellen te gebruiken om epigenetische modificaties te bestuderen, wendt Julie Law zich tot de kleine bloeiende plant Arabidopsis thaliana. In tegenstelling tot zoogdieren, Arabidopsis thaliana planten zijn toleranter voor veranderingen in hun epigenoom, waardoor het gemakkelijker wordt om de effecten van het veranderen van deze chemische tags te bestuderen. Met deze plant bestudeert Law hoe epigenetische modificaties worden herkend en vertaald in de gewenste reactie van de cel. Ze richt zich met name op het karakteriseren van verschillende nieuw geïdentificeerde families van eiwitten die betrokken zijn bij DNA-verpakking en genexpressie, de zogenaamde chromatine-bindende eiwitten. Door gebruik te maken van genetische, biochemische en genomica-benaderingen, probeert Law niet alleen de epigenetische kenmerken te bepalen die door deze eiwitfamilies worden herkend, maar ook om hun interactiepartners en hun effecten op genexpressie te identificeren. Hoewel het onderzoek van Law een plantenmodel gebruikt, zullen haar bevindingen ook lessen bevatten voor de menselijke biologie, aangezien veel van de genen die betrokken zijn bij het toevoegen of verwijderen van epigenetische kenmerken dezelfde zijn in planten als in zoogdieren. Uiteindelijk maakt haar onderzoek de weg vrij voor het begrijpen van de rol van het epigenoom in zowel de landbouw als de menselijke gezondheid.
Met collega's verschafte Law mechanistische inzichten in het richten van twee gespecialiseerde RNA-polymerasen (Pol-IV en Pol-V) in de Arabidopsis thaliana genoom. Deze bevindingen geven inzicht in hoe epigenetische modificaties kunnen worden gericht op specifieke genen voor gewasverbeteringen of therapeutische voordelen voor de menselijke gezondheid.
Met een biochemische benadering gebruikte Law eiwitten met bekende rollen in een proces dat DNA-methylatie wordt genoemd om een handvol aanvullende eiwitten te identificeren die nog nooit eerder waren gekoppeld aan epigenetische modificaties. Kennis van de nieuwe eiwitten vergroot ons begrip van de processen die het epigenoom van een cel beïnvloeden.
Law en haar collega's onthulden ook, op het niveau van individuele atomen, de precieze regio's van verschillende eiwitten die van cruciaal belang zijn bij het herkennen van specifieke epigenetische modificaties. Deze studies geven een gedetailleerd beeld van hoe deze eiwitten functioneren en kunnen onthullen hoe hun mutatie kan leiden tot epigenetische veranderingen die zich manifesteren als ontwikkelingsstoornissen of de progressie van ziekten, zoals kanker.
BS, Biochemie en Biofysica, Oregon State University
PhD, Biochemie, Johns Hopkins University School of Medicine
Postdoctoraal onderzoeker, Universiteit van Californië, Los Angeles
