Stukje ‘duister’ DNA opgehelderd met een rekenmodel

Splitsingsmutatie

Een mutatie in het DNA (rode XXX) zou er toe kunnen leiden dat een bepaald deel van het DNA niet wordt afgeschreven naar het RNA, waardoor er een verkeerd eiwit wordt aangemaakt (afb: Olena Shmahalo/Quanta Magazine)

Als we het over DNA en genen hebben, dan hebben we het over maar 1 à 2% van dat waanzinnig lange molecuul (uitgerekt zo’n 2 m lang). In het hele ingewikkelde huishouden spreekt die 98, 99% ‘terra incognita’ een belangrijke en nog lang niet  doorgronde rol. Het bepaalt, bijvoorbeeld, hoe het DNA wordt afgeschreven dat het pre-RNA oplevert, dat vervolgens door ‘splitsing’ (splicing, in het Engels) van een deel van dat pre-RNA wordt omgezet in boodschapper-RNA (ook aangeduid met m-RNA). Onderzoekers in Canada hebben met behulp van de computer en kunstmatige intelligentie uitgezocht hoe dat splitsen kan leiden tot fouten (=ziektes). Autisme en darmkanker, bijvoorbeeld, zouden daar hun oorsprong (kunnen) vinden.

In het DNA worden genen voorafgegaan door een stukje chemische ‘tekst’ die, bij wijze van spreken, zegt dat daar een gen begint. Dat stukje heet intron. Die introns worden wel vertaald naar het RNA, maar moeten er vervolgens weer uitgeknipt worden: dat is het splitsen.  Onderzoeker Brendan Frey, van de universiteit van Toronto, en zijn medeonderzoekers hadden in 2010 bij muizen een eerste ruwe aanduiding gevonden hoe bepaalde gebieden in het DNA regelen welke eiwitten een cel produceert. De genen coderen voor die eiwitten, maar andere delen in het DNA bepalen hoeveel en wanneer. Frey vindt onderzoek aan genen het plukken van laaghangend fruit, het makkelijke deel. Hij richt zijn aandacht op het onbekende, overgrote deel van DNA. Om mutaties te vinden wordt meestal gezocht naar afwijkingen tussen het genoom van zieke en gezonde mensen om te zien of daar patronen in zijn te herkennen. Volgens Frey is dat net zoiets als boeken te verzamelen die kinderen leuk vinden en dan te kijken welke letters daarin meer voorkomen dan in andere boeken. “Het werkt niet omdat het je niet vertelt waaróm die kinderen van die boeken houden. Genoombrede studies kunnen je niet vertellen waarom een mutatie een probleem vormt.”

Dat zou wel kunnen als je naar het splitsproces zou kijken, denkt hij. Als door mutaties dat splitsen wordt veranderd, dan zouden die genen wel eens geen eiwitten meer kunnen produceren, of de verkeerde of wat dan ook en dat kan dan de oorzaak van een ziekte zijn. Frey ontwikkelde met zijn medeonderzoekers – waaronder technici, biologen en artsen – een rekenmodel dat nabootst hoe een cel dat splitsen stuurt afhankelijk van bepaalde ‘splitsingscodes’ in het DNA. Vervolgens gebruikten ze dat model om gemuteerde DNA-sequenties te onderzoeken en te kijken welke gevolgen die mutaties zouden hebben. Hoe meer effecten hoe hoger het ‘cijfer’ van die mutatie. Hiermee zou je een instrument in handen hebben om het gewicht van mutaties buiten het coderende DNA weer te geven. Om het model verder te ontwikkelden kreeg het experimentele gegevens te verwerken, waarmee het ‘geleerd’ werd hoe DNA-sequenties doorzocht moeten worden en hoe het splitspatroon in elkaar steekt.
Die werkwijze zou wonderbaarlijk goede en opvallende resultaten hebben opgeleverd. Zo bleek het rekenmodel bij vijf autisten 39 nieuwe genen te hebben gevonden die met de ziekte te maken zouden hebben. Tot nu toe waren er 100 geliëerd aan autisme. Ook zou het onderzoek wat meer licht hebben geworpen op de genetische ‘herkomst’ van darmkanker en een bepaald type spierziekte (spinale spierdystrofie).
Frey vergelijkt de werking van DNA met taal. Wat een woord betekent is afhankelijk van de context. ‘De man heeft een arm’ betekent heel wat anders dan ‘De man is arm’. Zo, stelt Frey, kan een serie splitsinstructies bij een gen betekenen ‘Maak veel van stof X’ een ander juist ‘Maak weinig van stof X aan’. Er valt nog veel te onderzoeken, maar dat heb al vaker (misschien te vaak) gezegd.

Bronnen: Science Daily, Wired

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.