De ’troep’ van DNA is niet gewoon maar rotzooi

DNAHet DNA-molecuul is, uitgerekt, zo’n 2 m lang, voor een molecuul gigantisch. Slechts rond 2% van dat immense molecuul codeert voor eiwitten. De rest werd ooit beschouwd als ’troep’ (in het Engels ‘junk’). Van dat idee zijn de wetenschappers onderhand wel af, want zeker een deel van die 98% is wezenlijk voor het leven. Langzamerhand krijgen genomici steeds meer zicht op wat de troep voorstelt. Dat geeft een hoop discussie…
Van de, pakweg, driemiljard baseparen waaruit de (dubbele) DNA-streng bestaat coderen er maar zo’n 60 miljoen voor eiwitten. De rest heeft andere taken of misschien wel helemaal geen. Dat ons genoom (we hebben het over de mens) daarmee niet uniek is laten het erfgoed van bacteriën zien. Met zo’n 20% is dat niet-coderende deel wel een stuk kleiner dan bij mensen, maar die hebben dan ook een veel groter genoom.
Gaandeweg beginnen genoomonderzoekers in de gaten te krijgen wat dat niet-coderende deel doet. Delen blijken zelfs essentieel voor het voortbestaan van het organisme (of de cel). Ook zou dat deel de wieg kunnen zijn van nieuwe genen. Zo gebruiken cellen dat niet-coderende deel (bedoelt is dat dat niet codeert voor de aanmaak van eiwitten) voor de aanmaak van een hele dierentuin aan RNA-moleculen om te helpen bij de aanmaak van eiwitten.

Dan hebben we het over kleine kern-RNA’s, micro-RNA’s, kleine interferentie-RNA’s enzovoort. Sommige van die RNA’s zijn kort (in de orde van twintig baseparen) terwijl andere ordegroottes langer zijn. Soms vormen ze, net als DNA, dubbele strengen of vouwen zichzelf in de vorm van haarspelden. Al die verschillende RNA-moleculen kunnen zich aan specifieke plaatsen binden zoals aan het boodschapper-RNA, dat de code voor een eiwit bevat. Zo’n RNA-molecuul regelt dan of dat b-RNA al of niet wordt afgelezen in het ribosoom (de ‘eiwitfabriek’).
Die RNA-moleculen hebben een grote invloed op het functioneren van een cel. Als je, bijvoorbeeld, de aanmaak van bepaalde micro-RNA’s verstoort dan kunnen er vervelende dingen gebeuren zoals tremors of afwijkingen aan de lever.

Springende genen

Verreweg het grootste deel van het DNA bestaat uit zogeheten transposons (vaker springende genen genoemd). Die kunnen binnen het genoom verkassen. Die springende genen maken ook veel kopieën van zichzelf aan, honderden en soms zelfs duizenden verspreid over het hele genoom. De productiefste daarvan zijn de retrotransposons. Die maken RNA-kopieën van zichzelf die dan elders (als DNA) weer in het genoom worden ingebouwd. Het menselijk erfgoed bestaat voor ongeveer de helft uit transposonen. In sommige maïsplanten is dat zelfs 90%.

Ook het wel coderende deel van het DNA is deels niet coderend: de introns en exons. Als het gen wordt gekopieerd wordt ook het exon meegenomen, terwijl het intron grotendeel wordt overgeslagen. Toch schijnt een deel van een intron wel degelijk een functie te hebben bij de aanmaak van eiwitten. Waarom introns in eukaryote cellen (cellen met een kern) bestaan is nog steeds niet echt duidelijk. Gedacht wordt dat die de evolutie van genen zouden kunnen versnellen door het voor exons makkelijker te maken door elkaar gehusseld te worden.
Een groot deel van DNA bestaat uit herhalingen. Telomeren, de ‘kappen’ aan het eind van chromosomen, bestaan daan voornamelijk uit. De herhalingen zou belangrijk zijn voor het behoud van het genoom. Zo worden de telomeren gaandeweg de jaren steeds korter. Veel van die herhalingen zouden echter nergens toe dienen (toch troep? as). Die zouden in de loop van de evolutie zijn ontstaan en/of ingevoegd, ogenschijnlijk zonder nadelige gevolgen

Pseudogenen

Pseudogenen zijn intrigerende stukjes DNA. Dat zijn waarschijnlijk overblijfselen van functionerende genen die per ongeluk zijn gedupliceerd of door mutaties hun functie hebben verloren. Zo lang er maar een kopie van een functionerend gen is spant de ‘natuurlijke selectie zich niet in’ om de overbodige kopie intact te houden, geven wetenschappers dan als verklaring.
Pseudogenen zou je kunnen zien als troep, maar volgens Seth Cheetham van de universiteit van Queensland (Au) zijn die misschien helemaal niet ‘pseudo’. Vele daarvan zouden kopieën zijn van echte genen. Ze zouden pseudogenen zijn genoemd zonder enig bewijs dat ze niet (meer) functioneel zijn.
Pseudogenen zouden ook voor nieuwe functies kunnen zorgen. Cheetham: “Soms sturen ze de activiteit van het gen waarvan ze een kopie zijn. Zo zou een pseudogen (PTENP1) een tweede leven gevonden hebben in het regelen van RNA dat een rol speelt bij de groei van kankergezwellen. Die ontdekking uit 2010 was in ieder geval een extra aanleiding die pseudogenen eens beter te bestuderen.

Nieuwe genen

Het niet-coderende deel is nogal dynamisch en zou zowel de ‘machinerie’ als het materiaal kunnen leveren voor nieuwe genen. Daar zou het gen ERVW een voorbeeld van zijn. Dat codeert voor een eiwit dat essentieel is voor de placenta in apen en mensen. Dat gen zou ontstaan zijn als gevolg van een besmetting met een retrovitrus in een ‘voorouderlijke’ primaat zo’n 25 miljoen jaar geleden. Het retrotransposon met die code zou door het genoom zijn ‘gebanjerd’ en zich hebben ontwikkeld tot een gen dat wezenlijk is voor de ontwikkeling van mensen, stelt Cheetham.

Rest rotzooi?

Wat blijft er over als werkelijke rotzooi. Daar zijn de geleerden het nog lang niet over eens. In 2012 stelde de Encode (encyclopedie van DNA-elementen) dat 80% van het menselijk DNA ergens voor coderen of anderszins biologisch actief zijn, maar dat is daarmee nog geen uitgemaakte zaak. Voorlopig zullen we (de genomici onder ons dan) daar nog niet uit zijn (denk ik=as). Wordt vervolgd.

Bron: quantamagazine.org

Geef een antwoord

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

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