Categorie archieven: DNA-structuur

Er is RNA in soorten en maten

Geplaatst op door
Beantwoorden

Michael McManus
RNA is een molecuul (complex dat wel) dat een grote rol speelt in de cel. Het bekendste RNA is het zogeheten boodschapper-RNA maar er zijn ook andere vormen van RNA die hun eigen partij meeblazen in de celhuishouding. Dat boodschapper-RNA (m-RNA) ‘leest’ de DNA-informatie op de genen op de DNA-streng en dient als mal voor de aanmaak van eiwitten in de ribosomen. Het overgrote deel van het DNA (meer dan 85%) is, zoals men vroeger zei, troep (junk). Maar ook dat niet-gen-DNA zorgt er voor dat er RNA ontstaat en het zou wel eens zo kunnen zijn dat die RNA producerende ’troep’ een grotere rol speelt bij erfelijke ziektes dan de rest van het ‘junk’-DNA,  vermoeden onderzoekers van de universiteit van Californië in San Fransisco.
De onderzoekers, onder leiding van Michael McManus, onderzochten welke stukken van het niet-gen-DNA (het gen-DNA wordt tegenwoordig maar op 1,5% van het geheel geschat) RNA maakten en welke niet. Ze kwamen tot vele duizenden voorheen onbekende, unieke RNA-sequenties, lincRNA’s gedoopt. “Nu wie die gevonden en geïdentificeerd hebben moeten we er achter zien te komen welke functie ze hebben,” zei McManus. Van slechts een handvol van die RNA-sequenties is bekend wat ze doen. Sommige regelen de activiteit van genen, andere begeleiden eiwitten op weg naar hun ‘werkplaats’. McManus vermoedt dat die speurtocht tientallen jaren zal duren.
Om de RNA-moleculen te traceren gebruikte McManus onderzoekgegevens van anderen (in totaal 125 dataverzamelingen), die de afgelopen jaren bij de bestudering van 24 typen menselijk weefsel waren verkregen. Het resultaat is de grootste verzameling lincRNA’s die er op het ogenblik is. Volgens McManus zijn zijn onderzoeksresultaten in overstemming met die van het zogeheten ENCODE-project waarvan in september vorig jaar de resultaten zijn gepubliceerd. In dat project ging het echter om cellijnen uit het lab, terwijl zijn studie gezond menselijk weefsel betrof.

Bron: Eurekalert (afb: Darryl Leja (NHGRI), Ian Dunham (EBI))

Heel genoom doorspitten vaak onnodig

Geplaatst op door
Beantwoorden

Een heel genoom omspitten om er achter te komen welke stukken van het DNA een rol spelen bij een bepaalde ziekte is niet nodig, zo heeft een onderzoeksgroep van het Baylor-instituut voor medisch onderzoek onder aanvoering van James Lupski en Richard Gibbs  aannemelijk gemaakt. Ze richten zich daarbij op de Charcot-Marie-Tooth-ziekte. Ze waren op zoek naar 12 afwijkingen in het DNA die verantwoordelijk zijn voor deze zenuwziekte of die betrekking hebben op respons op gebruikte medicijnen als beta-blokkers. Ze zochten die in het DNA van de patiënt maar ook in het zogeheten exoom (dat deel van het DNA dat voor eiwitten codeert) van dezelfde patiënt. Het bleek dat ook in het exoom die 12 afwijkingen konden worden gevonden. Het ‘lezen’ van een exoom is een stuk goedkoper dan van het volledige DNA, maar onderzoekers waren bang dat ze daarmee dingen zouden missen.
Het exoomlezen (vaak sequencen genoemd) geeft minder valspositieven en is nauwkeuriger dan het lezen van het hele genoom. Volgens Gibbs is exoomsequencen om er achter te komen hoe iemand op medicijnen reageert of om te bepalen welke (erfelijke) ziekte de patiënt heeft daarom ook verre te verkiezen boven het lezen van het hele erfgoed.

Bron: Eurekalert

Succesvolle genmanipulator onder verdenking

Geplaatst op door
Beantwoorden

RNG-techniek onder verdenking
Synthetische biologie staat (en valt) met de vaardigheid het erfgoed te manipuleren (oneerbiedig gezegd: het knippen en plakken van genen). Synthetische eiwitten, zogeheten CRISPR Cas RGN’s, leken daarbij perfect gereedschap. Je kon, bij wijze van spreken, naar believen stukjes DNA op een bepaalde plek in het genoom plakken of het er uit verwijderen. Een truc die bacteriën gebruiken om virussen en andere ziekteverwekkers onschadelijk te maken.
Dat mooie gereedschap blijkt toch zijn kwalijke kantjes te hebben, zo blijkt uit onderzoek van een groep aan het algemeen ziekenhuis in Massachusetts. De plak-en-knip-eiwitten plakten niet alleen stukjes DNA op de beoogde plaatsen, maar ook elders. Dat betekent niet meteen dat dit mooie gereedschap in de vuilnisbak kan worden gegooid. “We zullen”, zei J. Keith Joung van het ziekenhuis, ” de methode moeten verfijnen.”
Het gereedschap bestaat uit een combinatie van instrumenten. Het enzym Cas9, de schaar, is gekoppeld aan een kort stukje RNA dat past op het beoogde stukje DNA. Zoals gezegd is de gentechniek ‘geleend’ van bacteriën. Die kopiëren stukjes genetische codes van virussen of andere indringers en plakken dat in hun eigen DNA. Als dezelfde indringer zich later weer meldt, wordt diens DNA, met behulp van Cas9 in combinatie met het in eigen DNA geplakte stukje genetische code, effectief onschadelijk gemaakt.
Sinds een jaar passen onderzoekers die methode nu toe op het erfgoed van fruitvliegjes, zebravissen, muizen en menselijke cellen. Deze techniek zou een stuk effectiever zijn dan andere technieken die worden gebruikt voor het veranderen van het erfgoed als zinkvingernucleases (ZFN’s) of transcriptie-activatorachtige effectornucleases (TALEN’s). RGN’s kunnen zo worden ‘geprogrammeerd’, dat ze op diverse plaatsen nieuwe stukjes DNA kunnen plakken.
Het ging volgens de onderzoekers niet alleen mis bij stukjes DNA die maar een paar nucleotiden verschillen van het beoogde stukje (dat zou je een ‘vergissing’ kunnen noemen), maar ook bij stukjes DNA die tot wel vijf nucleotiden verschilden van het stukje DNA dat in het genoom geplakt moest worden. Dat misplakken is niet waargenomen bij de andere genmanipulatietechnieken. Joung heeft er alle vertrouwen in dat de problemen met de RGN-techniek kunnen worden opgelost, zodat die ook kan worden gebruikt voor therapeutische doeleinden bij mensen.

Bron: Science Daily (plaatje addgene)

Hoe het komt dat springende genen ons niet om zeep brengen

Geplaatst op door
Beantwoorden

transposons
Springende genen (of transposons) zijn ‘vreemde’ elementen in ons erfgoed. Ze heten zo omdat ze de neiging hebben een andere plek in het genoom op te zoeken; vaak tijdens een proces dat duplicatie genoemd wordt. Ongeveer de helft van het menselijke erfgoed bestaat uit deze ‘genparasieten’. Springende genen kunnen al springende mutaties veroorzaken of terugdraaien.
Die transposons zijn niet alleen maar reislustig, maar ze zijn ook honkvast: ze laten een kopie achter op hun oude stek. Op den duur zou dat de dood van de ‘gastheer’ betekenen, maar dat is in werkelijkheid niet zo. Onderzoekers van de universiteit van Nottingham hebben, samen met die van Cambridge en het kankerinstituut in Seattle (VS), gevonden hoe dat in zijn werk gaat.
Ronald Chalmers, hoogleraar moleculaire en celbioiologie in Nottingham, is min of meer per ongeluk tegen het antwoord opgelopen. “We deden biochemisch onderzoek en vonden toevallig de oplossing. Het is zo simpel dat we eerst het vernuftige ervan niet konden waarderen. Hoe was het mogelijk dat dat niet jaren eerder was ontdekt?”
Het enzym transposase is verantwoordelijk voor het ‘springproces’. Dat bindt zich aan de einden van een transposon en zorgt voor het knippen en het plakken op een nieuwe plek in de DNA-streng (met achterlating van een kopie). Als het aantal kopieën een drempel overschrijdt, dan stijgt de transposaseconcentratie en raken de bindingslocaties bezet. Het enzym moet dan ‘vechten’ voor een plekje waaraan het kan binden en dan stopt de transpositie (het ‘springen’ van de genen, dus). Een verdubbeling van het aantal kopieën halveert de transpositiesnelheid, zo bleek uit computerberekeningen. Met andere woorden: de springende genen ‘vergiftigen’ zich zelf en houden daarmee hun gastheer in leven.

Bron: AlphaGalileo

Hooggerechtshof VS verbiedt octrooiering natuurlijke genen

Geplaatst op door
Beantwoorden

Opperrechter Clarence ThomasDe Amerikaanse opperrechter Clarence Thomas

Menselijke genen kunnen niet gepatenteerd worden. Dat heeft het Amerikaanse hooggerechtshof unaniem besloten. Kunstmatig gemaakte stukjes DNA zijn wél octrooieerbaar, stelde het hof. In Amerika was het, in tegenstelling tot Europa, al 30 jaar gebruikelijk om ook stukjes natuurlijk DNA te octrooieren. De zaak ging om patenten van een bedrijf uit Utah (Myriad Genetics, Salt Lake City) op genen die betrekking hadden op borst- en op baarmoederhalskanker. De Amerikaanse biotechnologische sector was zwaar in het geweer gekomen tegen een ban op DNA-patenten. Die zou grote investeringen in genonderzoek en in gentherapieën op losse schroeven zetten. Opperrechter Clarence Thomas betoogde dat een stuk DNA een product van de natuur is en niet patenteerbaar is omdat dat gen toevallig door de patentaanvrager geïsoleerd is.

Bron: BBC

Organisaties streven naar genetische werelddatabank

Geplaatst op door
Beantwoorden

DNA 69 instellingen uit 13 landen hebben de koppen bij elkaar gestoken om tot een wereldwijde uitwisseling van genetische informatie te komen, zo meldt het wetenschapsblad Nature. Er zouden standaards moeten komen en afspraken moeten worden gemaakt over het uitwisselen van DNA-sequenties in combinatie met de medische informatie, zo stellen de intiatiefnemers. “Nu”, zegt Francis Collins van de Amerikaanse gezondheidsorganisatie NIH, een van de 69 organisaties, “zijn er niet eens normen voor het vastleggen van genetische sequenties of voor het beoordelen daarvan.”
Een belangrijk probleem voor de initiatiefnemers is het nemen van de privacyhobbel. Het is hoe dan ook de bedoeling dat de patiënt de regie over zijn eigen gegevens blijft voeren, zo laat de alliantie weten. Een ander punt is dat instituten hun gegevens koesteren en die niet zonder meer met andere instituten willen delen.
Het initiatief heeft de steun van de belangrijkste spelers op dit terrein, stelt Nature. Naast de NIH zijn dat het Britse Welcome Trust Sanger-instituut en het genomie-instituut BGI in Shenzhen (China). David Altshuler, a geneticus in het Broad-instituut in het Amerikaanse Cambridge, lid van het acht leden tellende organisatiecomité, zou graag nieuwe leden begroeten.
Door de daling van het sequencen (het bepalen van de basevolgorde van het DNA), zijn er inmiddels miljoenen menselijke genomen bekend. Het zou, vinden de genetici, mooi zijn als we daar een totaal plaatje van zouden kunnen maken. Nu is de beschikbare informatie nog erg versnipperd opgeslagen.

Bron: Nature

Hoe houd je springende genen in bedwang?

Geplaatst op door
Beantwoorden

De eierstokken van een fruitvliegje Eierstokken van een fruitvliegje. De eiwitten die een rol spelen in de piRNA-route zijn groen, DNA blauw (foto IMBA)

In de loop van de evolutie is er heel wat ‘ongerief’ in ons DNA terechtgekomen. Springende genen (ook wel transposons genoemd) zijn daar een voorbeeld van. Eigenlijk zouden we die springende genen liever kwijt dan rijk zijn, omdat ze het grote risico in zich bergen van ernstige mutaties en het breken van DNA-strengen. Dat is niet gebeurd. Die transposons worden echter onschadelijk gemaakt door een verdedigingsmechanisme, dat nu door een groep onderzoekers rond Julius Brennecke van het instituut voor moleculaire biotechnologie in Wenen (IMBA) is uitgeplozen bij fruitvliegjes. Het blijkt dat zo’n vijftig genen zijn betrokken bij het belangrijkste beschermingsmechanisme tegen de kwalijke effecten van springende genen, dat aangeduid wordt met piRNA-route.
Pakweg de helft van het menselijke, maar ook ander dierlijke en plantaardige erfgoed (genoom) bestaat uit wat genoemd wordt genoomparasieten zoals transposons. Deze ‘zelfzuchtige’ genen kunnen zich bij de voortplanting min of meer vrij door het DNA-molecuul verplaatsen. Dat is, zoals gezegd, riskant voor de soort, maar planten en dieren hebben zich daartegen gewapend. Je zou het kunnen beschouwen als een soort genoomimmuunsysteem.
Tot nu toe was er weinig van bekend hoe dat mechanisme werkt. Ruw geschetst werkt dat mechanisme met bepaalde eiwitten (Piwi-eiwitten) die binden aan stukjes RNA en zo een complex vormen. Die complexen herkennen transposons en voorkomen dat die stukjes DNA worden omgezet in RNA en verhinderen dus de vorming van ongewenste eiwitten.
De 50 geïdentificeerde genen die bij dat mechanisme zijn betrokken in het fruitvliegje, komen voor een belangrijk deel ook in het menselijk erfgoed voor. De onderzoekers verwachten dan ook dat deze resultaten ook, althans deels, gelden voor andere dieren (ook mensen). Sommige van die genen zijn nodig voor het produceren van piRNA’s, maar andere zijn verantwoordelijk voor de stofwisseling in de mitochondriën (de ‘energiecentrale’ van een cel), het transport van RNA of de transcriptie.
De ontdekking van de Weense onderzoekers is pas het begin. Er blijven genoeg vragen over. Bijvoorbeeld waarom die transposons nog in ons erfgoed zitten. Je zou kunnen zeggen dat dat een ingebouwd mechanisme voor evolutie is, maar is dat ook zo? Een andere kwestie is natuurlijk hoe de piRNA’s van generatie op generatie worden doorgegeven. Wordt, ongetwijfeld, vervolgd.

Bron: AlphaGalileo (foto: IMBA)

Brief Crick brengt $ 5,3 mln op, Nobelmedaille $ 2,27 mln

Geplaatst op door
1

De Nobel-medaille van Crick (foto Nature) Zo’n negen jaar na zijn dood in 2004 wordt de roem van DNA-pionier Francis Crick door zijn familie te gelde gemaakt. Een brief van Crick aan zijn destijds 12-jarige zoon Michael ging voor $ 5,3 miljoen weg bij een Newyorkse veilinghuis (Heritage Auctions), terwijl de gouden Nobelmedaille $ 2,27 miljoen opbracht. Hij schreef de zeven kantjes tellende brief in maart 1953 over een ‘mogelijke reuzebelangrijke ontdekking’, ruim een maand voordat het artikel van hem en James Watson over hun ontdekking zou worden gepubliceerd. Voor die ontdekking kreeg hij met Watson en Maurice Wilkins in 1962 de Nobelprijs voor de fysiologie en geneeskunde. De koper van de brief was anoniem, De Nobel-medaille werd gekocht door Jack Wang, baas van een biomedisch bedrijf in Sjanghai. Een deel van de opbrengst gaat naar het Francis Crick-instituut.

Bron: BBC, foto Nature

Rekenen met DNA? Ik weet het niet.

Geplaatst op door
Beantwoorden

Een groep onderzoekers aan de Stanford-universiteit rond Jerome Bonnet in Californië, met medewerking van de bekende synbioloog Drew Endy, heeft in Science beschreven hoe je met stukjes DNA in een bacterie logische schakelingen kunt maken. Dan gaat het om, zou je kunnen zeggen, de biologische variant van de zogeheten Booleaanse logica: de EN-, OF-, NEN-poorten enzovoorts. Meteen wordt er dan druk gespeculeerd over de ontwikkeling van de biologische computer, maar het ligt veel meer voor de hand dat deze schakelingen voor andere zaken zullen worden gebruikt, zoals voor diagnose (bijvoorbeeld bij kanker) of voor het induceren van bepaalde reacties (en dus maken van ‘producten’).
De onderzoekers noemen hun ‘biotransistors’ transcriptors en hun biologica BIL (Booleaanse integrase-logica; waarbij integrase een enzym is dat in de experimenten als ‘regelaar’ werd gebruikt). In de elektronica regelt een transistor de elektronenstroom, in de biologica doet de transcriptor dat met de ‘stroom’ (=werking) van een bepaald enzym; in de proefneming was dat RNA-polymerase, een enzym dat een rol speelt bij de transcriptie van DNA. Bonnet c.s. gebruikten een ander enzym (integrase dus) om de activiteit van RNA-polymerase langs de DNA-streng te reguleren (aan, uit te zetten). In de proefnemingen betekende dat er dan al of niet een groen fluorescerend eiwit (GFP) werd geproduceerd, een duidelijk zichtbare signaalstof die vaker wordt gebruikt om effecten van genactiviteit te controleren. Drew Endy vertelt zelf op YouTube hoe die biologica in elkaar steekt, maar daarmee wordt niet echt duidelijk hoe de onderzoekers te werk zijn gegaan.
Een genetische EN-poort
Op npr.org legt Geoff Brumfiel het, voor leken, wat beter uit. Het komt er op neer dat in een DNA-streng de transcriptor wordt ingebouwd. Als die transcriptor ‘dicht’ is, dan kan RNA-polymerase niet zijn transcriptiewerk doen, staat de transcriptor ‘open’, dan gebeurt dat wel en wordt er, dus, GFP geproduceerd. Door nu twee transcriptors achter elkaar te zetten, kan je, bijvoorbeeld, een EN-poort maken, waarbij elk van de transcriptors door een bepaalde stof wordt geregeld (de transcriptor wordt door de integrases losgeknipt en omgedraaid).
Bron: Cees Dekker

DNA als verkoop’middel’?

Geplaatst op door
Beantwoorden

Er zijn mensen die zich zorgen maken over de inbreuken op hun privésfeer op internet. Via je surfgedrag, berichten op de Facebooks en Hyves of via de inhoud van je e-berichten op GMail kunnen bedrijven achterhalen wat je voorkeuren zijn om je te kunnen bestoken met gerichte reclame en andere zooi. Het kan nog doller, maar dan moet het slachtoffer zelf wel zijn medewerking verlenen: een ‘personificatie’ van de te ontvangen reclame via het eigen DNA. Het webblad Wire meldt dat het bedrijf Miinome is begonnen met DNA-personificatie. “We zijn de eerste marktplaats van het menselijk genoom voor leden”, zegt Paul Saarinen, baas van Miinome.
Het bedrijf combineert de gebruikelijke persoonlijke gegevens van het web (Facebook enz.) met de genetische informatie, om bedrijven inzicht te geven waar deze ‘meneer Jansen’ of die ‘mevrouw Pietersen’ behoefte aan zou kunnen hebben. De slachtoffers zelf hebben zeggenschap over welke eigenschappen ze openbaar willen maken. Als iemand blijkens zijn genoom vatbaar is voor kaalheid en er blijkt uit je Facebook gebabbel dat je last hebt van stress en dat je rookt, dan zou je advertenties kunnen krijgen voor nicotinepleisters of yoga-cursussen. Je moet, zoals gezegd, daar wel mee instemmen. Volgens Saarinen krijgen de bedrijven geen inzicht de genetische informatie van de ‘leden’ van Miinome. DNA als verkoop'middel'
Miinome verdient zijn geld via het aantal keren dat een deelnemend bedrijf aangeklikt wordt door een ‘lid’. Wire stelt nog de vraag over de veiligheid van zo’n operatie, want Miinome kan wel beweren dat de genetische gegevens geanonimiseerd zijn, maar is dat ook zo? Hoe veilig zijn iemands genetische gegevens bij een webbedrijf en wat als ik van mijn ‘lidmaatschap’ af wil? Verdwijnen die genetische gegevens dan ook radicaal van internet?
Het ‘lek’ hoeft niet eens bij Miinome te zitten. Internetters zijn nogal slordig. Het blijkt uit recent Frans onderzoek dat websurfers zeggen zich bewust te zijn van de risico’s van internetgebruik, maar dat ze zich in de praktijk toch heel onvoorzichtig gedragen. Een aanzienlijk deel, bijvoorbeeld, gebruikt steeds hetzelfde wachtwoord: 42%, bij jongeren onder de 25 zelfs 58%.
Bron: Wire en Le Monde