Springende genen in maïs zogen voor zeer diverse kleurpatronen van de korrels (afb: WikiMedia Commons)

Een moleculaire eigenaardigheid gevonden in bacteriën zou wel eens een nieuwe grote stap in de genoombe-werking kunne zijn, waardoor onderzoekers grote segmenten DNA kunnen invoegen, verwijderen of omdraaien. De techniek, beschreven in drie artikelen die deze maand in Nature (1 en 2) en in Nature Communications  zijn gepubliceerd, maakt gebruik van het natuurlijke vermogen van de zogenaamde springende genen om zichzelf in genomen in te voegen. Als deze ’truc’ van bacteriën ook in zoogdierencellen werkt, dan zou deze techniek weleens een concurrent kunnen worden van de CRISPR-methode om het genoom te bewerken. Tot nu toe lijkt die techniek haar belofte nog steeds niet echt te hebben ingelost.
Aan de hand van ‘brug-RNA’ (ook ‘zoekRNA’ genoemd) kunnen genen van bacteriën worden bewerkt. Deze methode heeft boven de CRISPR-techniek voor dat het bewerkingsgereedschap klein is (dus makkelijk te vervoeren in een virus, de ‘gereedschapvervoerder’ bij de CRISPR-methode), terwijl de DNA-brokken die kunnen worden vervangen/veranderd lang kunnen zijn. “Dit opent (moet zijn: zou openen, want nog onbewezen; as) een nieuw gebied voor genbewerking”, zegt Sandro Fernades Ataide van de universiteit van Sydney, een van de auteurs van het Communicationsartikel.
De CRISPR-techniek wordt meestal gebruikt om slechts één of enkele DNA-basen te veranderen  en daarvoor worden eerst beide strengen van het DNA doorgeknipt en dan moet je maar vertrouwen op de eigen DNA-reparatiesystemen van de cel om de gewenste verandering te verkrijgen. Onbedoelde bijkomende genetische veranderingen komen dan nogal eens voor.

Springende genen

Hoewel de CRISPR-techniek voortdurend verbeterd en uitgebreid wordt, lopen genetici toch vaak tegen de grenzen van die techniek aan en die lijkt zich nu aan te bieden in de vorm van springende genen (ook transposonen genoemd). Patrick Hsu van het Arcinstituut in Californië en medeonderzoekers onderzochten diverse enzymklassen die het mogelijk maken om genen zich te laten verplaatsen in het genoom en ze bleven ‘haken’ aan de IS110-familie.
Die enzymfamilie maakt gebruik van een soort gidsRNA, dat ze dus brugRNA noemden. Dat bindt zich aan een stukje DNA en verplaatst dat (vandaar dat brug). Door de uiteinden aan beide uiteinden te veranderen konden de onderzoekers het brugRNA verleiden die stukken DNA gericht naar elders te plaatsen. Ze gebruikten de IS110’s om stukken DNA van vijfduizend nucleotiden naar elders te verplaatsen in het genoom van een Escherichia coli-bacterieen om een ​​ander stukje DNA uit het E. coli-genoom uit te snijden en om te keren.

Ataide en zijn collega’s werkten onafhankelijk van Hsu et. al. en karakteriseerden de biochemie van IS110-moleculen, evenals die van een andere familie, IS1111 , die een soortgelijk mechanisme gebruikt en ook programmeerbaar is. Ze noemen hun RNA-tussenpersonen ‘zoekRNA’. Er zijn ook andere enzymsystemen die het rondhuppelen van genen mogelijk maken, maar die zijn ingewikkelder.

Het voordeel van het CRISPR-systeem dat het in combinatie met de knipenzymen (Cas) in vrijwel alle typen cellen werkt. Dat moet met deze tranposonenzymen nog maar worden bewezen. Overigens lijkt op dit terrein volop ontwikkeling te zijn. Zo Keith Slotkin van de universiteit van Missouri aangetoond dat de transposonaanpak al werkt bij planten en planten zijn eukaryote organismen. De natuur heeft nog een hoop verrassingen in petto is de blijmoedige opvatting van veel onderzoekers op dit terrein.

Bron: Nature