Wereldwijd onderzoek naar het 'donkere proteoom' onthult verrassende inzichten in ziektemechanismen

In 2019 zette de Nederlandse systeembioloog Sebastiaan van Heesch een baanbrekend onderzoek op. Hij analyseerde de eiwitproductie in ribosomen – de ‘fabrieken’ van cellen – van 80 bevroren hartweefsels, afkomstig van patiënten die waren overleden aan eindstadium hartfalen. Met een innovatieve techniek, ribosoomprofielering, hoopte hij de oorzaak van de hartschade te achterhalen.

Wat Van Heesch en zijn team ontdekten, gooide echter roet in het eten. Naast de bekende eiwitten bleken de ribosomen ook honderden nog onbekende mini-eiwitten te produceren. Deze moleculen, slechts enkele tientallen aminozuren lang, bleken afkomstig te zijn uit delen van het DNA die tot dan toe als ‘niet-coderend’ werden beschouwd. Veel van deze zogenaamde ‘donkere eiwitten’ bleken naar de mitochondriën te migreren – de energiecentrales van de cel – wat suggereert dat ze een rol spelen in de energieproductie van hartspiercellen.

‘Voor het eerst konden we zien dat niet-coderende RNA-moleculen daadwerkelijk werden vertaald naar eiwitten’, aldus Van Heesch. ‘Alles wat we niet wisten dat gebeurde, werd plotseling zichtbaar. Dit opent een compleet nieuw onderzoeksveld.’

Het onderzoek naar het ‘donkere proteoom’ – de verzameling van alle eiwitten, inclusief de onbekende varianten – wint wereldwijd aan momentum. Wetenschappers vermoeden dat deze verborgen eiwitten niet alleen betrokken zijn bij hartziekten, maar ook bij kanker, neurodegeneratieve aandoeningen en metabole stoornissen. Door deze moleculen te bestuderen, hopen onderzoekers nieuwe behandelmethoden te ontwikkelen die gericht zijn op deze tot nu toe over het hoofd geziene targets.

‘Dit onderzoek dwingt ons om onze fundamentele aannames over genetica en eiwitproductie te herzien’, zegt een woordvoerder van het Human Proteome Project, een internationaal samenwerkingsverband dat zich richt op het in kaart brengen van alle menselijke eiwitten. ‘De ontdekking van deze mini-eiwitten kan leiden tot een revolutie in de geneeskunde, waarbij we niet alleen kijken naar wat een gen kan doen, maar ook naar wat het daadwerkelijk doet in verschillende weefsels.’

De implicaties zijn enorm. Als deze donkere eiwitten inderdaad cruciale functies vervullen, kunnen ze nieuwe biomarkers opleveren voor vroege diagnose van ziekten of zelfs doelwitten voor medicijnontwikkeling. Daarnaast werpt het onderzoek ook vragen op over de rol van niet-coderend DNA, dat tot voor kort als ‘junk DNA’ werd afgedaan. ‘We beginnen pas te begrijpen hoe complex en dynamisch het genoom werkelijk is’, aldus Van Heesch.