DNA codeert ook voor ‘nutteloze’ lange, nietcoderende RNA-moleculen (afb: Chang-lab)

Gaandeweg de evolutie veranderen genen, maar genen kunnen ook ‘uit het niets’ ontstaan. Dat ‘niets’ is dan dat grote deel van het zoogdiergenoom dat nog niet zo lang geleden als ‘rotzooi’ werd gezien: het niet-coderende deel (zeggen wetenschappers nu voorzichtig). Volgens recent onderzoek zouden 74 uit die ‘rotzooi’ ontstane genen de mens zijn grote hersens hebben bezorgd. Als muisjes met de genen werden opgezadeld, dan kregen ze ook grotere hersens. De vraag is natuurlijk of ‘groter ‘ook synoniem is voor ‘superieur’ gezien alle problemen die de mens de wereld bezorgt.
Tien jaar geleden ontdekte een groep rond evolutiebioloog Chuan-Yun Li van de universiteit van Peking dat bepaalde menselijke genen grote overeenkomsten hadden met basevolgorden in het genoom van resusaapjes die coderen voor lange nietcoderende RNA’s (lncRNA; dus niet voor eiwitten zoals wat we genen noemen doen). Wat die lncRNA’s doen is niet goed bekend. Li en zijn maten begrepen niet hoe die sequenties bij het DNA van de aapjes zich hebben doorontwikkeld tot coderende sequenties (dus genen) bij mensen.
Tot een lid van Li’s groep erachter kwam dat die lncRNA’s grote moeite hebben de kern te verlaten. Boodschapper-RNA, een kopie van een gen dat op zich weer een mal is voor het aanmaken van eiwitten in het ribosoom, heeft daar geen problemen mee.
Het verschil bleek ‘m te zitten in de zogeheten U1-elelmenten van het DNA die het RNA ‘plakkerig’ maken, waardoor die RNA’s moeilijk door de poriën van het kernmembraan komen. In de eiwitcoderende sequenties (de genen) zijn deze elementen gemuteerd waardoor het b-RNA minder plakkerig is dan dat van de sequenties die coderen voor lncRNA’s. Dus zouden er toch lncRNA’s er in geslaagd moeten zijn om uit de kern te komen om te worden afgelezen in het ribosoom of zou het DNA op dat punt moeten zijn gemuteerd om die sequenties te ‘promoveren’ tot eiwitcoderende genen.

Li en de zijnen bestudeerden het menselijke en het chimpanseegeoom op nieuwe ‘uit het niets’ ontstane equivalenten van lncRNA-coderend DNA van resusaapjes en ook de veranderingen in U1-elementen die nodig zijn om uit de kern te kunnen komen. Dat bleken er 45 te zijn die alleen bij mensen zijn gepromoveerd tot genen en 29 die mensen en chimpansees, genetisch gezien het meest verwant aan de mens, gezamenlijk hebben. Negen daarvan coderen voor eiwitten die in de hersens van mensen actief zijn.
De onderzoekers bekeken wat die eiwitten in de hersens doen. Dat deden ze door hersenweefsel te kweken met en zonder die genen. Twee daarvan bleken de kweekhersentjes een beetje groter te maken. Je moet je voorstellen dat die kweekhersentjes niet veel groter zijn dan een speldenknop.

Muizenhersentjes groeiden

Als een van die twee genen werd toegevoegd aan het genoom van muisjes, dan werden hun hersentjes ook groter dan normaal, met de geplooide buitenlaag die in mensenhersens verantwoordelijk zou zijn voor ‘geavanceerde’ functies waar mensen over beschikken.
Het tweede gen vergrootte de muizenhersentjes ook en gaf die meer het aanzien van die van mensen met zijn ribbels en groeven. Die muisjes bleken ook ‘slimmer’ dan hun soortgenootjes zonder die genen en hadden een beter geheugen.

Al eerder was bij rijst en bamboe ontdekt nieuwe genen waren ontstaan uit sequenties op het DNA die voor lncRNA’s codeerden. Overigens zouden we voorzichtig moeten zijn met de conclusie dat die nieuwe genen ook een belangrijke rol hebben gespeeld in de ontwikkeling van de (menselijke) hersens. Kweekorgaantjes zijn veel simpeler dan het ‘echte werk’, stelt evolutiebioloog Manyuan Long van de universiteit van Chicago.

Bron: Science