Het leven voor RNA en DNA ontdekt (?)


XNAPhilipp Holliger en collega’s van de universiteit van Cambridge (VK) hebben een niet-natuurlijke ‘DNA’-streng gemaakt, waarbij de basen dezelfde zijn, maar de suikers anders dan bij DNA. Het bleek de onderzoekers ook dat die XNA-moleculen (waarbij de X staat voor xeno, Grieks voor vreemd) kunnen fungeren als enzymen, stoffen die reacties versnellen en/of mogelijk maken. Een theorie over het ontstaan van leven stelt dat de voorlopers van DNA en RNA zowel informatie konden opslaan als ook konden fungeren als enzymen. Zal het raadsel over het ontstaan van het leven ooit ontraadseld worden? Holliger: “Ons werk toont aan dat RNA en DNA niet beslist noodzakelijk zijn voor leven.” Lees verder

Samenstelling ‘kankermedicijn’ RNA-ligase ontrafeld

Archease

Het enzym archease maakt deel uit van RNA-ligase, ontdekten Weense onderzoekers (afb: Wikicommons)

Onderzoekers van het instituut voor moleculaire biotechnologie in Wenen (IMBA) hebben de laatste bouwsteen gevonden waarmee RNA-ligase in mensen als een volwaardig enzym functioneert. Het is de bedoeling met die ligase kankertypen als borstkanker en bepaalde vormen van leukemie (bloedkanker) te bestrijden. Lees verder

Stofwisseling zonder cellen. Begin van leven?

Ontstaan van het leven

Hoe is het leven ontstaan? Spontaan in een oeroceaan, voordat er cellen waren? (afb: Luigi Luisi/Molecular Systems Biology)

Het is nog steeds duister hoe leven is ontstaan. Dan is het aardig als je een systeem kunt fabrieken, waarbij een soort stofwisseling de boel op gang houdt, zonder dat daar cellen aan te pas hoeven komen. Markus Ralser van de universiteit van Cambridge en medeonderzoekers zijn tot de conclusie gekomen dat de voor de stofwisseling benodigde reactieketen(s) spontaan zou(den) kunnen zijn ontstaan in de vroege oceanen, met metaalionen als katalysatoren in plaats van enzymen. “Als je kijkt naar veel verschillende organismen, dan zie je dat het netwerk van reacties op elkaar lijkt, wat suggereert dat dat vroeg in de evolutie is ontstaan, maar niemand wist wanneer en hoe”, zegt Ralser. Lees verder

Hooggerechtshof VS verbiedt octrooiering natuurlijke genen

Opperrechter Clarence ThomasDe Amerikaanse opperrechter Clarence Thomas

Menselijke genen kunnen niet gepatenteerd worden. Dat heeft het Amerikaanse hooggerechtshof unaniem besloten. Kunstmatig gemaakte stukjes DNA zijn wél octrooieerbaar, stelde het hof. In Amerika was het, in tegenstelling tot Europa, al 30 jaar gebruikelijk om ook stukjes natuurlijk DNA te octrooieren. De zaak ging om patenten van een bedrijf uit Utah (Myriad Genetics, Salt Lake City) op genen die betrekking hadden op borst- en op baarmoederhalskanker. De Amerikaanse biotechnologische sector was zwaar in het geweer gekomen tegen een ban op DNA-patenten. Die zou grote investeringen in genonderzoek en in gentherapieën op losse schroeven zetten. Opperrechter Clarence Thomas betoogde dat een stuk DNA een product van de natuur is en niet patenteerbaar is omdat dat gen toevallig door de patentaanvrager geïsoleerd is.

Bron: BBC

Gericht gaatjes prikken in cellen

Injecteren van een kleurstof in de cel met behulp van nanoelektroporatie. Uit Nano Letters. Copyright 2013 American Chemical Society.
Injecteren van een kleurstof in de cel met behulp van nanoelektroporatie (Nano Letters, copyright 2013 ACS.

Voor onderzoek aan cellen is het vaak nodig gaatjes in cellen te prikken waardoor de onderzoeker allerlei moleculen de cel in kan ‘smokkelen’. Dat prikken van gaatjes, dat gaat met behulp van elektrische ontladingen, gebeurt echter nogal willekeurig en de celsterfte is groot omdat alle cellen aan die wat genoemd wordt elektrop(erf)oratie worden blootgesteld. Aan de Amerikaanse Northwestern-universiteit is een veel verfijndere techniek ontwikkeld die de gaatjes in één bepaalde (deel van de) cel maakt, de nanoelektroporatie. Daardoor zijn onderzoekers in staat zeer nauwkeurig te regelen wanneer hoeveel van een bepaalde stof in de cel terechtkomt. “Daarmee”, zegt onderzoeker Horacio Espinosa, “kun je veel beter onderzoek doen naar de effecten van doseringen van verschillende medicijnen met als uiteindelijk doel de gepersonifieerde behandeling.”
Het feitelijke apparaatje, is een microchip met tipjes (zoals de punt van een atoomkrachtmicroscoop), waardoor microkanaaltjes lopen. Via die kanaaltjes wordt de beoogde stof in de cel gebracht. Het chipje kan worden gemanipuleerd door een micromanipulator of door die atoomkrachtmiscroscoop. Het hele proces van perforeren en injecteren kan in de gaten worden gehouden door een optische microscoop. De techniek, aangeduid met het letterwoord NFP-E, blijkt betrouwbaar en flexibel, zo zeggen de onderzoekers. Er kan van alles mee in een cel gebracht worden: eiwitten, polysacchariden (suikers), stukjes DNA en plasmiden.

Bron: ScienceDaily

 

Onderzoekers lenen ‘genschakelaar’ van bacteriën

dr.Wendell Lim (universiteit van Californië, San Fransisco)Onderzoekers van de universiteit van Californië in San Fransisco hebben naar eigen zeggen een verfijndere manier gevonden om genen uit te schakelen. Het uitschakelen van genen wordt gebruikt in het onderzoek naar kanker en andere ziekten. Ook kan met deze, en soortgelijke, technieken een beter inzicht worden verkregen in het functioneren van het genetische systeem. De onderzoekers rond Wendell Lim leenden daarvoor een truc die bacteriën gebruiken om virussen te bestrijden, zo schrijven ze in het wetenschapblad Cell. De techniek wordt aangeduid met CRISPR-interferentie. Daarmee kan een aantal of afzonderlijke genen (tegelijkertijd) het zwijgen worden opgelegd.
Een jaar of tien geleden werd ontdekt hoe via het blokkeren van RNA de productie van bepaalde eiwitten kon worden voorkomen, de zogeheten RNA-interferentie. RNA-interferentie was goed voor een Nobelprijs. CRISPR-interferentie (een ‘onmogelijke’ afkorting voor clustered regularly interspaced short palindromic repeats: korte palindromische herhalingen van gegroepeerde regelmatige tussenruimtes; wat dat ook moge betekenen) werkt als een vaccin, waarbij het een stukje virus-DNA inbouwt. Zo kunnen bacteriën virussen herkennen en bestrijden. Waar bij RNA-interferentie het RNA wordt geblokkeerd, voorkomt het CRISPR-mechanisme dat dat RNA ‘geschreven’ wordt. Op die wijze kunnen cellen of, beter gezeg het DNA, ‘gereprogrammeerd’ worden. Lim doet onderzoek naar het effect van reprogrammeren van cellen bij het bestrijden van kanker.

Micro-organismen gevonden onder 800 m dikke ijslaag

Water onder 800 m dikke ijslaag van WhillansmeerEen Amerikaanse onderzoeksgroep heeft micro-organismen gevonden onder een 800 meter dikke ijslaag van het Whillansmeer. Onder die ijslaag bevindt zich een laag met vloeibaar water van zo’n 0,5 graden onder nul. Er heerst totale duisternis. De micro-organismen zouden leven op minerale voedingsstoffen (“Ze eten rotsen.”). De omstandigheden waaronder deze micro-organismen zijn gevonden zouden overeenkomen met die die heersen op de ijzige manen van Jupiter en Saturnus. DNA-onderzoek bij de gevonden organismen moet uitwijzen hoe ze leven en tot welke ‘familie’ ze behoren.
Bron: Wissard

Celcircuits met geheugen

DNA-schakeling met geheugen
Ingenieurs van het MIT in Boston, onder aanvoering van Timothy Lu, hebben ‘genetische circuits’ in bacteriecellen aangebracht die niet alleen rekenfuncties uitvoeren, maar ook het resultaat onthouden door dat ‘op te slaan’ in het cel-DNA. Met die genetische schakelingen kunnen allerlei celprocessen worden aangestuurd zoals de aanmaak van bepaalde stoffen of de differentiering van stamcellen tot een bepaald type cellen. Ook kunnen de schakelingen worden gebruikt als sensor.
Synthetisch biologen zijn in staat om uitgaande van genetische ‘bouwstenen’ schakelingen te componeren die een bepaalde functie uitvoeren, zoals het meten van een bepaalde verbinding, waarna het circuit een vervolgactie in gang brengt zoals de productie van het groen fluorescerende eiwit GFP. Dat bouwen van een genetische schakeling heeft wel wat weg van dat van een elektronische schakeling. Genetische circuits kunnen echter ook zogeheten Booleaanse functies uitvoeren zoals die in de elektronica gebruikelijk zijn. Als er, bijvoorbeeld, twee verschillende verbindingen tegelijk aanwezig moeten zijn alvorens er een vervolgactie wordt geïnitieerd, dan zou je een EN-functie moeten bouwen. Zulke genschakelingen zijn niet nieuw.
Bij de circuits die tot nu toe zijn ‘gebouwd’ stopt het proces als, in het voorbeeld, een van beide stoffen niet meer aanwezig is. Lu en zijn medewerkers bouwden een schakeling met een geheugenfunctie in de ‘logische poort’ (zeg maar de OF- of EN-poort). Bij een genetische EN-poort kunnen twee verbindingen er voor zorgen dat bepaalde eiwitten worden geactiveerd die een bepaald gen aanschakelen. Lu maakte zijn schakelingen zo dat bij aanwezigheid van de twee stoffen dat deel van het DNA wordt veranderd dat verantwoordelijk is voor de productie van GFP. Deze delen van het DNA, de zogeheten promotors, activeren bepaalde eiwitten tot de transcriptie van het GFP-gen op RNA, die er op zijn beurt weer voor zorgt dat het ook geproduceerd wordt.
In het artikel in Nature Biology, waarin het proces wordt beschreven, geven Lu en co-auteurs het voorbeeld van twee zogeheten terminators tussen de promotor en het GFP-gen. Elk van de twee remt de transcriptie van het gen, maar ze kunnen door een bepaald enzym (een recombinase) worden ‘afgeschakeld’. Als de twee bewuste verbindingen aanwezig zijn, en de EN-poort dus ‘open’ staat, dan wordt het ‘schakelenzym’ aangemaakt, waarna vervolgens, met tussenkomst van RNA, in het ribosoom het GFP-eiwit wordt gesynthetiseerd. Als een van beide ontbreekt, dan is het GFP-gen geblokkeerd. Als de terminators eenmaal zijn uitgeschakeld, dan kunnen ze niet weer worden ingeschakeld. Dat is nu dus het ‘geheugen’ van de genetische schakeling. Dat in het DNA vastgelegde ‘geheugen’ is overerfbaar.
Die, geïnduceerde, DNA-functie blijkt redelijk stabiel. Ten minste na 90 celdelingen (‘generaties’) bleek de functie nog aanwezig. Op deze wijze is op vrij eenvoudige wijze elke functie in gang te zetten, zegt Lu in Science Daily. Dit mechanisme zou zijn diensten kunnen bewijzen bij de productie van biobrandstoffen of medicijnen door bacteriën of bij het meten van in het milieugevaarlijke verbindingen.

Bron: Science Daily