Wetenschap - 7 juni 2012

Hoe ‘onzin' in onze genen komt

De handleiding van het leven bevat naast nuttige informatie ook ‘onzin'. Biologen vragen zich al dertig jaar af hoe deze in onze genen belandt. Twee Wageningse fytopathologen komen nu met een nieuwe theorie.

Een vroege schets van van het 'uitknippen' van intronen. Intronen waren 'a good shake' voor de ideeën van biologen (Crick, 1970).
Biologiestudenten die voor het eerst een genoom bekijken, staan voor een verrassing. Onze genen blijken geen ordelijke instructie te zijn die van A tot Z uitleggen hoe je lichaamsbouwstenen maakt. In plaats daarvan zijn ze ‘gespleten'. Fragmenten met nuttige informatie worden afgewisseld met stukken ‘onzin', zogenaamde intronen. Alsof er in de handleiding voor een Ikea-bed pagina's vol willekeurige letters staan.
Na deze ontdekking in 1977 waren biologen verbijsterd. Toch werd het nut van de onzinfragmenten ze snel duidelijk. Intronen zorgen er namelijk voor dat je uit één gen meerdere instructies - en dus bouwstenen - kunt maken. Na het afschrijven van een gen worden de intronen door de cel uitgeknipt en de ‘echte' informatie aan elkaar geplakt. De cel slaat hierbij soms fragmenten informatie over of kiest een alternatief einde. Op die manier kun je met één handleiding een normaal Ikea-bed maken, maar ook stapelbedden en slaapbanken.
Meer dan dertig jaar later is het wel nog steeds onduidelijk waar intronen vandaan komen. Ons genoom zit er vol mee, maar biologen observeren bijna alleen gevallen van verlies. Aanwinst van nieuwe exemplaren lijkt nauwelijks voor te komen. Men vermoedt daarom dat alle intronen in het genoom zijn beland bij het ontstaan van het eerste meercellige leven, zoals planten en dieren.
De onderzoekers Ate van der Burgt en Jérôme Collemare van Fytopathologie hebben nu een theorie voor de herkomst van intronen. Ze bewijzen dat in enkele verwante soorten schimmels recent - in de afgelopen tienduizenden jaren - nieuwe intronen zijn ontstaan. Bron is een stukje mobiel DNA, dat zich kan vermenigvuldigen en kan ‘rondspringen' in het genoom. Het fragment ILE vertoont alle kenmerken van intronen en ‘springt' in de genen van schimmels als Cladosporium fulvum. De resultaten publiceerden ze 31 mei in het tijdschrift Current biology.
Ze kwamen ILE op het spoor toen Van der Burgt intronen ontdekte die erg veel op elkaar leken. ‘Dat was verrassend,' zegt Collemare. ‘Normaal is er niet veel meer geconserveerd dan een paar genetische letters. Je kunt niet eens voorspellen waar intronen zitten.' Een vergelijking met het genoom van veertien andere schimmels bevestigden dat de intronen nieuw waren. Hoewel het verdwijnen vaker voorkomt is het zeer onwaarschijnlijk dat dertien schimmels precies hetzelfde intron zijn kwijtgeraakt.
De beide onderzoekers speculeren enthousiast dat hun mechanisme misschien wel breder werkt dat alleen in schimmels. ‘Misschien verschenen deze elementen ook in de voorouder van alle meercelligen,' zegt Van der Burgh. Voorlopig roepen de resultaten nog meer vragen op dan ze beantwoorden. Eerst willen ze nu ontdekken hoe ILE precies rondspringt.

Re:ageer