Overzicht | veb@dienst.vu.nl
---
Regulatiegenen herbergen meer dan het recept voor een eiwit
Bloemkleurgenen spelen een dubbelrol
Naast pigmenten in de bloem van Petunia hybrida, bepalen ook de
bloemcelvorm en de zuurgraad van de vacuole in die cellen de kleur van
de bloemen. Dat blijkt uit het proefschrift van Arthur Kroon, waarop
hij donderdag 8 april promoveert. Opvallend is de ontdekking dat genen
die de aanmaak van de pigmenten reguleren, ook betrokken zijn bij die
twee andere kleurbepalende factoren. De interactie tussen de eiwitten
waarvoor de regulerende genen coderen, lijkt verantwoordelijk voor
regulatie van de totaal verschillende kenmerken van de bloemcel.
Anthocyanen zijn een belangrijke groep pigmenten die behalve aan de
bloem, ook kleur geven aan bladeren en voedselgewassen zoals maïs,
rijst en aardappel. Kroons onderzoek naar (de regulatie van) het aan-
en uitzetten van genen die coderen voor pigmenten is van belang voor
kwekers van die gewassen, maar ook voor veredelaars van bloemen, een
belangrijk Nederlands exportproduct.
De regulatiegenen (Anthocyaan-1, -2 & -11 en JAF-13) voor de aanmaak
van anthocyaan spelen een dubbelrol. Enerzijds bezitten ze het
"recept" voor eiwitten (zogeheten transcriptiefactoren) die
pigmentproductie regelen via het aan- en uitzetten van
anthocyaanproductie. Daarnaast beïnvloedt de interactie, of binding,
tussen de verschillende transcriptiefactoren de vorm van de
bloemcellen en de zuurgraad van hun vacuoles. Kroon wilde weten welke
interactie de transcriptiefactoren aangaan waarna de juiste cellen op
het juiste tijdstip de juiste genen voor pigmentproductie aanzetten.
Het resultaat was een kaart van de eiwit-eiwitinteracties. Daarnaast
ontdekte de promovendus vijf nieuwe transcriptiefactoren.
Een van die nieuwe transcriptiefactoren is PH4, genoemd naar het
verzurende effect dat het aanzetten van dit gen heeft op de
vacuoleïnhoud. PH4 lijkt invloed te hebben op kanalen die een
poortfunctie hebben voor het doorlaten van stoffen door de membraan
die de vacuole omgeeft. Het bezit van een vacuole is kenmerkend voor
plantencellen. Behalve stevigheid bieden vacuolen ook
opslagmogelijkheden; actief naar binnen gepompte stoffen kunnen er
niet meer uit. Giftige bijproducten van de plantenstofwisseling
bijvoorbeeld, worden opgeslagen in de vacuole en kunnen zo de rest van
de plant niet meer schaden. Voordeel van het bewaren van dergelijke
stoffen boven afbraak, is dat ze planteneters kunnen afschrikken omdat
ze ook voor hen schadelijk zijn of smerig smaken. De kleur die de
stoffen hebben, wijzen de predatoren hierop.
Anthocyaan is ook zo"n giftige stof. Plantencellen die anthocyaan
produceren kunnen variëren van blauw tot rood. Dat komt omdat
anthocyaan wordt opgeslagen in de vacuole, waarvan de inhoud een
variërende zuurgraad heeft. Anthocyaan kleurt rood als de inhoud van
de vacuole zuur is (pH kleiner dan 7). Een hogere pH-waarde zorgt voor
een blauwe kleuring van dit pigment. Regulatie van het aan- en
uitzetten van het PH4-gen bepaalt zo, naast de productie van de
pigmenten zelf, de kleur van de bloemen.
Kroons resultaten kwamen naar voren uit DNA-experimenten met
gistcellen. Om uit te vinden of verschillende
anthocyaantranscriptiefactoren met elkaar binding aangaan, worden
telkens twee genen die hiervoor coderen in gistcel-DNA geïmplanteerd.
Aan elk gen van zo"n paar is ook de helft van een verklikkergen (GAL4)
gekoppeld. Daarnaast bevatten de petrischalen waarop de gist groeit,
een gistdodend middel; GAL4-eiwit (het product van het verklikkergen)
neutraliseert deze stof. Kroon: "Alleen wanneer een binding
plaatsvindt tussen de transcriptiefactoren, wordt GAL4 actief en
blijven de gistcellen in leven. Zo verklikken de overlevenden die
interactie." Deze zogenaamd yeast-two-hybrid methode is een beproefde
techniek om de interactie tussen genen (en tussen eiwitten waarvoor
zij coderen) en de functie hiervan te achterhalen.
Vrije Universiteit Amsterdam