Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
bier

Nooit eerder werd in een eukaryotische cel een compleet chromosoom vervangen. Het is de een-na-laatste stap op weg naar een volledig kunstmatig organisme.

Gist, een uitvoerig bestudeerd eencellig organisme, heeft 16 chromosomen. Gist is een eukaryoot, dat will zeggen een cel met een celkern die grote gelijkenis vertoont met de cellen van alle dieren, waaronder ook de mens. Bacterieën hebben geen celkern en zitten veel simpeler in elkaar dan eukaryoten.

Het op twee na kleinste chromosoom van gist, met van nature ruim 317.000 baseparen (DNA-'letters'), is door een internationaal consortium van genetici helemaal opnieuw opgebouwd in de reageerbuis. Deze versie is iets korter, 274.000 baseparen, omdat stukken junk-DNA werden weggelaten. Anderzijds kreeg het kunstmatige chromosoom allerlei 'schakelaars' ingebouwd, waardoor het na inbouw in levende gistcellen makkelijker genetisch te manipuleren is.

Minichunks
Het maken van het kunstmatige chromosoom bestaat uit drie stappen. Eerst wordt een computeranalyse gemaakt van het oorspronkelijke chromosoom. Na enkele wijzigingen is het opgedeeld in kleine bouwsteentjes van 750 baseparen. Deze bouwsteentjes worden met de hulp van een machine gemaakt. De uiteinden van deze bouwsteentjes zijn zo ontworpen dat ze overlappen en maar in één volgorde aan elkaar geplakt kunnen worden. Zo past het uiteinde van nummer 1 alleen op het begin van nummer 2, enzovoorts.
De tweede stap is, de kleine blokjes in een levende gistcel te brengen. Die plakt ze via natuurlijke processen aan elkaar tot minichunks, iets grotere stukjes DNA. Maar dan is nog geen compleet chromosoom gevormd. Om tot het eindproduct te komen vervangen de minichunks in een serie stappen in meerdere opeenvolgende generaties gistcellen steeds meer stukken van het oorspronkelijke chromosoom. Dit gaat door tot het chromosoom alleen nog maar bestaat uit synthetisch DNA.

Manipuleerbaar
Ondanks de meer dan 50.000 wijzigingen in het DNA, groeien de gistcellen met het kunstmatige chromosoom net zo snel als natuurlijke gistcellen, en ze paren zowel onderling als met natuurlijke gistcellen. Het kunstmatige chromosoom is speciaal ontworpen om makkelijk genetisch manipuleerbaar te zijn. Zo zitten rond elk gen ‘knipplekken’, waardoor afzonderlijke genen makkelijk uit het chromosoom te knippen zijn met een speciaal enzym. In toekomstige experimenten wil men gaan uitzoeken, welke (combinaties van) genen essentieel zijn voor de levensvatbaarheid van de gistcel. Ook is het zo in principe mogelijk om gist te optimaliseren voor het produceren van allerlei eiwitten met medische toepassingen of in de voedseltechno-logie.

Total Synthesis of a Functional Designer Eukaryotic Chromosome, Narayana Annaluru e.v.a., Science, 28 maart.