Transposons kunnen overspringen of zichzelf kopiëren en elders in het DNA-molecuul inbouwen
Springende genen, ook wel transposons genoemd, zijn jaren lang als ’troep’ beschouwd en door onderzoekers veronachtzaamd. Toch maken die van plaats wisselende ‘genen’ een belangrijk deel van DNA uit: bij mensen zo’n 50%, bij sommige planten zelfs 85%. Transposons hebben invloed op de activiteit van nabije genen. Promovendus Raúl Castaneras van de universiteit van Navarra (Sp) was daarbij vooral geïnteresseerd in het effect daarvan op de productie van eiwitten in commercieel interessante schimmels en paddestoelen.
Die springende genen vormen een wat verwarrend fenomeen. Ze springen van een plek op een chromsoom naar een andere, maar kunnen ook naar een ander chromosoom overspringen. Daardoor wordt het DNA niet alleen constant door ‘opgeschud’, maar kunnen ook mutaties ontstaan. Nog vervelender is het dat transposons de activiteit (expressie) van nabije genen kunnen beïnvloeden, waardoor het bijbehorende eiwit niet meer (of juist wel) wordt aangemaakt.
Francis Crick, een van de ontdekkers van de dubbele DNA-helix, stelde dat de in de genen opgeslagen informatie wordt overgedragen op (boodschapper)RNA, dat vervolgens in het ribosoom wordt afgelezen om eiwitten aan te maken. Dat klopt nog steeds wel, maar dat proces is wat ingewikkelder. “Als een transposon is ingevoegd in de nabijheid van een gen, dan kan de aanmaak van RNA veranderen, waardoor de aanmaak van het door het gen gecodeerde eiwit vermindert of zelfs helmaal stopt”, legt promovendus Raúl Castanera uit. Dat doet zich echter alleen voor in soorten die een actief cytokine–methyleringssysteem hebben.
Essentiële onderdelen
Toch schijnen springende genen niet alleen maar onstabiliteit te veroorzaken. Inmiddels worden transposons beschouwd als essentiële onderdelen van de evolutie van eukaryote systemen (organismes met celkernen zoals de mens, maar ook planten). Ten kwade, zo lijkt het. Dat heen en weer wippen van stukken DNA mag voordelen bij aanpassingen hebben, maar de ontstane mutaties kunnen ook negatieve gevolgen hebben voor een organisme.
Castanera: “Bij schimmels of zwammen leidt de verveelvuldiging van die elementen tot achteruitgang van de variëteit, waardoor de stabiliteit terugloopt, de groei verandert en de opbrengst terugloopt. Basidiomyceten produceren veel eiwit die industrieel van belang zijn en tranposons zouden de productie van die eiwitten kunnen stoppen.”
Na het genoom van veel soorten te hebben bestudeerd, ontwikkelde Castanera een methode om de duizenden transposoninvoegingen te kunnen herkennen. Hij maakte gedetailleerde ‘kaarten’ van de springende genen in 70 basidiomyceetsoorten, waarvan verschillende van belang zijn voor de biotechnologie en voedselindustrie. Daarmee kunnen, onder meer, schimmels/zwammen worden onderscheiden, maar zouden ook nieuwe methodes kunnen worden ontwikkeld om genen te identificeren.
Bron: EurekAlert