UMC Utrecht
Dubbel gen is geen backup maar circuit
Vrijwel identieke genen lijken elkaars backup te vormen, maar schijn
bedriegt. Onderzoekers van het UMC Utrecht hebben ontdekt dat zulke
genenparen modules vormen om verschillende combinaties van processen
aan te sturen.
Het DNA van alle organismen bevat paren van genen die sterk op elkaar
lijken. Tot nu toe werden zulke paren vaak beschouwd als backup. Als
het ene gen uitvalt, zou de kopie de functie kunnen overnemen.
Onderzoek van het UMC Utrecht wijst deze backup-theorie naar de
prullenmand. Zulke paren blijken vaak schakelcircuits te vormen die
cellulaire processen koppelen en ontkoppelen. Prof. dr. Frank Holstege
en collega's van het UMC Utrecht concluderen dat in een artikel dat op
10 december verschijnt in het tijdschrift Cell.
Via het modelorganisme gist analyseerde de onderzoeksgroep van Holstege
paren van genen die in eerste instantie op reserveonderdelen lijken.
Het zijn paren waarbij alleen gelijktijdige mutaties in beide genen een
zichtbaar effect hebben op de groei van het organisme. Tussen deze
genen blijken ingewikkelde relaties te bestaan. Ze kunnen slechts een
deel van elkaars functie overnemen en bovendien remt vaak één gen het
andere. Het tweede gen wordt actief als die remming ophoudt. Het neemt
dan de functie over van het eerste gen, maar doet ook wat extra's.
Groeiproces
"Het betekent dat de genen niet elkaars backup vormen, maar dat ze een
schakelcircuit vormen", legt Holstege uit. Zo'n schakelcircuit stuurt
bijvoorbeeld tijdens de voortplanting van gist ook het groeiproces aan
die nodig is om een geschikte partner te vinden. Maar dat
groeiprogramma moet ook op andere momenten aan kunnen, bijvoorbeeld om
naar voedsel toe te groeien. Het schakelcircuit maakt het mogelijk om
verschillende processen op het juiste moment te koppelen en te
ontkoppelen.
Het ontdekken van deze modules geeft eindelijk een goede verklaring
voor het behoud van zulke genenparen tijdens evolutie. Het onderzoek
heeft ook implicaties voor het ontwikkelen van geneesmiddelen. Het
toont aan hoe het remmen van ontspoorde regelgenen volledig ongewenste
cellulaire reacties kan hebben.
Microarrays
Het is voor het eerst dat zulke genenparen zo nauwkeurig onderzocht
zijn. Omdat de genen elkaars functie deels kunnen overnemen zijn ze
moeilijk te bestuderen door ze één voor één uit te schakelen. Holstege
en collega's hebben gebruik gemaakt van gistcellen met twee mutaties.
Met behulp van DNA microarrays hebben de onderzoekers het effect van de
mutaties op alle zesduizend genen van gist tegelijk gemeten. Via
wiskundige simulaties hebben ze daarna de patronen in genactiviteit
verklaard.
Het onderzoek van Holstege is een schoolvoorbeeld van `systems
biology'. In dat opkomende vakgebied worden ingewikkelde cellulaire
systemen in hun geheel onderzocht door het gedrag van alle componenten
tegelijkertijd te meten.
dinsdag 14 december 2010