Van C naar U (en terug?). Knoop staat links Mareike Scahllenberg-Rüdinger rechts (afb: univ van Bonn)

De natuur zit eigenaardig in elkaar. Aan de ene kant gebruikt ze maar weinig van wat de aarde aan variëteit biedt (vier DNA-bouwstenen, twintig aminozuren), maar aan de andere kant heeft de natuur een systeem ‘gebouwd’ dat afgrijselijk ingewikkeld is en waarbij er veel geregeld en gestuurd moet worden en, dus, veel fout kan gaan. Planten schijnen er helemaal een warboel van gemaakt te hebben. Daar deugt een hoop niet aan de genetische informatie die een plant opslaat en die moet constant gerepareerd worden door ‘bewerkers’.  Onderzoekers hebben dat ‘maffe’ reparatiesysteem nu in een bacterie overgezet en ze zagen dat die ‘bewerkers’ ook daar C-basen in U-basen omzetten (twee van de vier ‘letters’ van RNA).
Het lijkt er op alsof de genetica van hogere plantensoorten is bedacht door een bureaucraat die het leuk vond om de moeilijkste oplossing te gebruiken. Veel van het genetisch materiaal van planten bevat foutjes; vooral de mitochondriën de organellen waar de energie die een cel gebruikt vandaan komt. De plant is constant bezig die foutjes te repareren, maar dat gebeurt niet door het DNA te herstellen (mitochondriën hebben ook een, klein, DNA). In plaats daarvan worden de kopieën van het DNA voortdurend gerepareerd die dienen als ‘mal’ voor het aanmaken van eiwitten: de RNA-moleculen.
Er is niet een reparateur voortdurend aan het werk of een paar, maar zijn er honderden. Elk van die honderden bewerkers is verantwoordelijk voor een specifieke reparatie. Sommige planten hebben er meer dan 500. “We noemen dat RNA-bewerking”, zegt Volker Knoop hoogleraar aan de universiteit van Bonn. “We zijn maar net bezig te ontdekken waarom dat fenomeen bestaat en hoe het werkt.”
Om wat meer zicht te krijgen op de werking transplanteerden de onderzoekers een aantal van die bewerkers van een mosplantje (Physcomitrella patens) in de darmbacterie E. coli. “We wilden weten of ze daar ook RNA gingen bewerken”, zegt medeonderzoekster Mareike Schallenberg-Rüdinger. “Tot nu toe was het de vraag of ze die bewerking op eigen kracht deden of dat ze daarbij hulp nodig hadden.”

Tweetrapsproces?

De meeste onderzoekers in dit veld gingen er van uit dat het een tweetrapsproces is. De bewerkers, eiwitten die worden aangeduid met de afko PPR, herkennen de fout. Om die fout te herstellen roepen ze vervolgens een soort correctievloeistof te hulp: het enzym cytidinedeaminase.
Het bleek echter dat sommige PPR-eiwitten een ‘staart’ hadden die in theorie het werk van de deaminase kon uitvoeren. Ze hadden de correctievloeistof, de TipEx, kennelijk bij zich.
“We waren in staat aan te tonen dat die groep PPR-eiwitten in staat is om ook het RNA van de E. coli te bewerken”, zegt de onderzoekster. “Je hebt dus geen aparte deaminase nodig.” Als de onderzoekers ook maar een van de aminozuren van de ‘enzymstaart’ weghaalden, dan gebeurde er niks. Het deaminase zet de base cytosine (de C) door deaminering om in uracil (U).

De onderzoekers slaagden er ook in de PPR-eiwitten zo te programmeren dat ze daarmee in staat waren bepaalde fouten te ontdekken. Knoop: “Dit soort proeven helpen ons RNA-bewerking te begrijpen. Ook de bacterie helpt ons, want dit soort proeven in planten doen is veel lastiger.” De onderzoekers willen er in verder onderzoek achter zien te komen waardoor dit mechanisme evolutionair is ontwikkeld zoals het is.
Daar zijn theorieën over. Zo zou RNA-bewerking planten de mogelijkheid geven mutaties te ‘verzamelen’. Fouten die op zich fataal zouden zijn, zouden in combinatie de plant voordeel kunnen opleveren. Dat mechanisme zou dus evolutionair voordeel voor de plant opleveren. Zou het? Dat systeem vereist een leger aan bewerkers en dat kost energie. Zou het energetisch niet verstandiger zijn om het DNA te repareren of remt dat die evolutionaire ontwikkeling juist af? Dat zal nog een harde dobber worden.

Bron: EurekAlert