Wetenschap - 1 januari 1970

Genetische zuivering bij schimmel Podospora is het werk van prionen

Genetische zuivering bij schimmel Podospora is het werk van prionen

Genetische zuivering bij schimmel Podospora is het werk van prionen


Een nieuw geval van besmetting met BSE is nog steeds nieuws. Maar onder de
schimmel Podospora anserina is besmetting met prionen de gewoonste zaak van
de wereld, ontdekte een Wageningse promovendus. De schimmels dragen ze over
op de nieuwe generatie tijdens de seksuele voortplanting. Daarbij legt een
genetische variant van Podospora consequent het loodje.

Podospora anserina is geen onbekende in de wetenschap, vertelt begeleider
dr Klaas Swart van de leerstoelgroep Erfelijkheidsleer. ,,Het is een
algemeen voorkomende schimmel, die leeft op de uitwerpselen van
planteneters. Al sinds de jaren dertig gebruikt de wetenschap hem als
modelorganisme, al geniet hij minder bekendheid dan de bacterie E. coli.
Onderzoek naar de schimmel heeft onderzoekers al vaker tot belangrijke
inzichten gebracht.’’
De opheldering van de rol van prionen in de voortplanting van de schimmel
valt onder die categorie. Dat was tenminste de mening van het gerenommeerde
tijdschrift Proceedings of the National Academy of Science, dat het artikel
over de prionen bij Podospora op de valreep van april publiceerde. Het
artikel was een heuse wetenschappelijke primeur. Het beschreef als eerste
de seksuele overerving van prionen. Het artikel verklaart een verschijnsel
dat al langer bekend was: sporekilling, het verschijnsel waarbij de ene
genetische variant van de schimmel de andere tijdens de voortplanting
verdringt.
,,Bij Podospora vind je twee soorten s-genen’’, zegt de eerste auteur van
het artikel, drs Henk Dalstra. ,,Die noemen we het grote S-gen en het
kleine s-gen. Een individu heeft of de ene, of de andere variant. In de
omgeving van Wageningen hebben onderzoekers van de leerstoelgroep op
konijnenkeutels Posopera’s geïsoleerd, en daarvan blijkt zestig procent het
s-gen te hebben, en veertig procent het S-gen.’’
Sporekilling treedt op als een schimmel met het kleine s-gen vrouwelijke
voortplantingsorganen vormt en genetisch materiaal van een schimmel met het
S-gen ontvangt. Bij de vorming van sporen – het zijn er meestal vier –
sterven vaak de twee nieuwe schimmelsporen met het S-gen. Andersom, als een
schimmel met het grote S-gen de vrouwelijke rol vervult, en genetisch
materiaal van een schimmel met een kleine s-gen ontvangt, treedt het
verschijnsel niet op.
Het mechanisme achter de genetisch gestuurde abortuspraktijk was
onduidelijk. Tot de Wageningers, die samenwerkten met onderzoekers in
Bordeaux, ontdekten dat er prionen bij betrokken waren. Het verschijnsel
treedt alleen op als de schimmels met het kleine s-gen geïnfecteerd zijn.
Een prion is een vouwing in een eiwit, die zichzelf kan kopiëren naar
andere eiwitten van hetzelfde type. Als je niet-besmette eiwitten ziet als
dominosteentjes die rechtop staan, dan zijn aangetaste eiwitten omgevallen
steentjes. In die vergelijking is een prion niets meer dan het omvallen van
een steentje.
Bij Podospora kunnen alleen de individuen met het s-gen drager zijn van een
prion. ,,Het prion zit in het eiwit dat het s-gen laat aanmaken’’, zegt
Dalstra. ,,Het is een vouwingsvariant van dat eiwit. Het eiwit dat het
grote S-gen laat aanmaken kan die vouwing echter niet aannemen, ook al is
het verschil tussen beide eiwitten niet meer dan dertien aminozuren
groot.’’
Het fascinerende van Dalstra’s onderzoek is dat de dragers van het prion
alleen maar voordeel van de besmetting hebben. ,,Bij sommige schimmels zag
je het s-eiwit van structuur veranderen’’, zegt Dalstra. ,,Het werden
vlokken van soms enkele micrometers groot.’’ De schimmel lijkt daar echter
geen last van te hebben. Nadelige effecten op de overlevingkansen van de
besmette schimmels hebben de Wageningers niet kunnen ontdekken.
Hoewel de term biologisch misplaatst is, kun je de relatie tussen het prion
en de s-variant van Podospora als ‘symbiotisch’ omschrijven. Als de
schimmels het prion tijdens seks overdragen, zorgt die ervoor dat nieuwe
schimmelindividuen met het S-gen het loodje leggen. ,,Het besmette s-eiwit
is op de één of andere manier giftig voor schimmels met het S-gen’’, zegt
Dalstra. ,,We weten nog niet precies hoe.’’
De s-variant van Podospora heeft dus baat bij het prion, omdat het
concurrenten uitschakelt. Daarom is de besmetting met het prion ook zo
wijdverbreid. Van alle Podospora’s met het s-gen die Dalstra’s collega’s in
de omgeving van Wageningen vonden was 85 procent drager van het prion.
De herkomst van het prion is Podospera zelf, zegt begeleider Swart.
,,Prionen ontstaan spontaan. Bij ongeveer elke tien miljoen celdelingen in
Podospora ontstaat er eentje.’’
De reden dat de S-variant überhaupt nog bestaat, en dat er nog niet
besmette s-Podospera’s zijn, is dat er maar één soort schimmelseks het
prion overdraagt op een nieuwe generatie, terwijl de andere soort
gegarandeerd prionvrije schimmels produceert.
,,Besmette Podospora’s kunnen het prion alleen overdragen als die de
vrouwelijke rol op zich nemen’’, verklaart Dalstra. ,,Het prion zit niet in
het erfelijk materiaal, maar in het eiwit van het s-gen. Als een schimmel
de mannelijke rol speelt, geeft het alleen erfelijk materiaal. Erfelijk
materiaal van een mannelijke schimmel is dus altijd schoon, ook als het
individu besmet is.’’ | W.K.

Fotobijschrift:
Sporekilling in een geïnfecteerde Podospera met een s-gen. De twee witte
sporen zijn stervende Podospora’s met een S-gen. De witte puntjes zijn
klonten door prionen geïnfecteerd s-eiwit. | Foto leerstoelgroep
Erfelijkheidsleer.

Re:ageer