Het geluidsegeleiwit (Sonic hedgehog) (afb: WikiMedia Commons)

Het lijkt er op dat niet zozeer de genetische informatie op zich, maar de manier hoe die informatie verwerkt wordt kan leiden tot een verandering van fysieke kenmerken. Onderzoekers in Japan vonden dat een verandering in het nietcoderend deel van DNA van muizen leidt tot tot een aanzienlijke verandering van hun pootjes. De onderzoekers hebben het over hamertenen, maar de voetzolen van de hamerteenmuisjes zien er vrij ongestructureerd uit. Ze denken dat deze mutaties in het nietcoderende deel van genen een rol kunnen hebben gespeeld bij de evolutie.

“We denken aangetoond te hebben dat een verandering in de regelende informatie van een bepaald gen leidt tot een duidelijk andere vorm van de pootjes”, zegt Toshihiko Shioishi van het Japanse instituut voor genetica. Die muizen met afwijkende pootjes ontstonden zo’n vijftig jaar geleden.
Eerder onderzoek heeft aangetoond dat er mutaties ontstaan door de regulering van een bepaald eiwit, dat geluidsegel is gedoopt (Sonic hedgehog). Dat eiwit speelt een rol bij de celdifferentiëring. Dat onderzoek verklaart het verschijnsel polydactilisme genaamd (te veel kootjes), maar niet de mutatie in de hamerteenmuisjes.

“Eerst dachten we dat het eenzelfde soort mutatie was en we keken naar de ‘verbeteraar'”, zegt de onderzoeker. De ‘verbeteraar’ is een stukje DNA dat verantwoordelijk is voor de fysieke eigenschappen van een eiwit. De hamerteenmutatie bleek een gevolg te zijn van een invoeging tussen de verbeteraar het eigenlijke Sonic hedgehoggen. Een stuk nietcoderend DNA van chromosoom 14 had zich verplaatst naar chromosoom 5 in de buurt van het geluidsegelgen. Deze mutatiesoort zou het hamerteensyndactylisme verklaren. Die mutaties zijn anders dan bij polydactylisme.
“In de celkern zijn transcriptiefactoren aan het werk. Die regelen de genexpressie”, zegt Shiroishi. “De toevoeging van nieuwe informatie betekent dat de genen een ander aangrijpingspunt krijgen bij die transcriptiefactoren. Als dat activatoren zijn dan gaat de expressie van het gen omhoog.”

Een verhoogde activiteit van het Sonic hedgehoggen zou de activiteit van een gen dat codeert voor een eiwit dat zorgt de voor de ontwikkeling van cellen tussen de kootjes teniet kunnen doen, waardoor er een wat ordeloze structuur ontstaat.

Orgaanvormen

“Verschillen in orgaanvormen van gwervelde dieren worden gestuurd door de differentiële genregulering. Het blijkt nu dat de verplaatsing van stukken DNA tussen chromosomen kan leiden tot verbeteraaractiviteit voor een ontwikkelingsgen, die leidt tot een andere vorm.”

Deze spontane mutaties zouden volgens de Japanse onderzoekers van invloed kunnen zijn op de evolutie. Hij wijst er op dat de mutatie leidt tot een verandering van de pootjes waardoor die iets krijgen van die van kikkers en watervogels. De geactiveerde genen van de hamerteenmuisjes spelen ook een rol bij de ontwikkeling van de vleugels van vleermuizen.
Shiroishi: “We zouden die verbeteraars willen opzoeken bij dieren om een verklaring te geven hoe de evolutie van het regelmechanisme van invloed is op de morfologische convergentie (het samenvallen van vormen; as).”

Bron: EurekAlert