UGent

Rommel-DNA blijkt schat voor evolutietheorie

Auteur: Vinces et al.

Stukjes DNA waarvan voorheen gedacht werd dat ze nutteloos zijn (zogenaamd 'rommel-DNA' of 'junk-DNA' blijken een belangrijke rol te spelen in de evolutie van ons genoom, zo stellen VIB-onderzoekers verbonden aan de K.U.Leuven en Harvard University. Ze tonen immers aan dat deze DNA-stukjes cellen in staat stellen te overleven in wijzigende omstandigheden. Deze resultaten werden gepubliceerd in Science.

junkDNA
‘Veel mensen beseffen niet dat onze genen slechts instaan voor 3% van het totale DNA. De rest, het zogenaamde niet-coderende DNA, is eigenlijk één groot mysterie’, zegt Kevin Verstrepen. ‘Waarom hebben we dat DNA, en wat doet het?’. Met deze vraag doken hij en zijn onderzoeksteam het labo in, op zoek naar antwoorden.

Vroeger dacht men dat het grootste deel van het niet-coderende DNA eigenlijk alleen maar rommel was, compleet nutteloos ‘Junk’-DNA dat per toeval in ons genoom beland was en nu als een soort oer-parasiet mee gekopieerd wordt bij elke celdeling. Het beste voorbeeld daarvan zijn de zogenaamde tandem-herhalingen, stukjes DNA die kop-aan-staart herhaald worden. ‘Op het eerste zicht lijkt het inderdaad onwaarschijnlijk dat zulk stotter-DNA een functie heeft’, zegt Marcelo Vinces, een van de wetenschappers betrokken in het onderzoek, ‘maar zelf heb ik nooit kunnen geloven dat de natuur echt afval zou bijhouden’. Veranderlijke herhalingen De onderzoekers stelden vast dat de tandemherhalingen een belangrijke invloed hebben op de activiteit van genen die in hun buurt liggen. De herhalingen beïnvloeden immers hoe het DNA verpakt wordt, en die verpakking bepaalt hoe sterk een gen geactiveerd kan worden. Bovendien bleek uit het onderzoek dat de herhalingen erg onstabiel zijn. Het precieze aantal keer dat een stukje DNA herhaald wordt, verandert erg snel in vergelijking met veranderingen in andere stukjes DNA. Dat is erg interessant, omdat deze snelle veranderingen de verpakking en dus de activiteit van naburige genen verandert. Het is alsof de tandemherhalingen een soort versnellingsmachine voor evolutie zijn. En dat is goed nieuws, want wetenschappers begrijpen nog steeds niet helemaal hoe levende wezens zo snel konden evolueren en nieuwe eigenschappen ontwikkelen. ‘Snelle veranderingen blijven een uitdaging voor Darwins evolutietheorie. Onze studie toont aan hoe ‘junk’-DNA van onschatbare waarde kan zijn om te overleven in een snel veranderende wereld’, zegt Marcelo Vinces.
Om hun theorie kracht bij te zetten, voerden de onderzoekers een grootschalig experiment uit waarbij ze evolutie in het laboratorium nabootsten. Zo toonden ze aan dat cellen waarbij het ’junk’-DNA verwijderd was er niet in slaagden om zich aan te passen aan nieuwe omstandigheden en daarom stierven. Cellen met DNA-herhalingen konden zich wel snel aanpassen en overleven. Kortom, zogenaamd ‘junk’-DNA kan levens redden! ‘Dat soort experimenten doen we weliswaar met gistcellen’, lachen de onderzoekers. ‘We kunnen moeilijk een paar miljoen mensen in een labo opsluiten en over een paar duizend of miljoen jaar bekijken of ze sterven, of hoe ze zich aanpassen aan nieuwe omstandigheden’.
Dit onderzoek werd uitgevoerd door Marcelo Vinces, Matthieu Legendre en collega’s onder leiding van Kevin Verstrepen in het FAS Center for Systems Biology, Harvard University en het VIB Laboratorium Systeembiologie, K.U.Leuven (http://www.vib.be/Research/EN/Research+Departments/Systems+Biology).