Ad Valvas 1989-1990 - pagina 417

AD VALVAS 22 MAART 1990

PAGINA 9

De gele petunia komt eraan Steeds meer raadsels rond kleurstoffen in bloemen worden opgelost Maar hoe ontstaat de gele kleur op Bloemen krijgen hun die ene plaats precies? Biologen heb­ vrolijke kleuren niet ben zolangzamerhand een behoorlijk vanzelf. Elke kleur is het compleet beeld over de vele pigmen­ ten die bij de vorming van de bloem­ gevolg van een ingewik­ kleur betrokken zijn. De meeste kleurstoffen behoren tot de flavonoï­ kelde reeks biochemi­ den, een groep chemisch sterk ver­ sche reacties in de wante stoffen. Sommige daarvan zijn kleurloos, andere geel, weer andere bloemblaadjes. Soms rood, oranje of paars. Om tot een be­ paalde bloemkleur te komen moet in stokt zo'n proces hal­ de bloemblaadjes een hele keten van verwege, door een ge­ biochemische reacties voltrokken totdat de juiste kleurstof is netische verandering in worden, gevormd. Een overzicht van die hele de bloem, en verschijnt keten, compleet met structuurformu­ les, beslaat een volle pagina in het een andere kleur. De proefschrift waarop de bioloog Arjen bioloog Arjen van Tunen van Tunen deze week promoveerde. ontrafelde bij de petunia Gestoord het ontstaan van zo'n In de helmhokjes van sommige petu­ stokt dit proces ergens in het be­ missertje. Met een beet­ nia's gin. De omzetting van chalcon (een je geluk doen bloemis­ gele kleurstof) naai flavanon (wit) is Daarmee liggen gelijk ook ten er ooit hun voordeel gestoord. alle andere omzettingen, verderop in de keten, stil. Paars, rood en oranje mee.

Martin Enserink De oppervlakkige bloemenliefhebber zal het over het hoofd zien, de echte kenner waarschijnlijk niet: in bepaal­ de petunia­stammen zijn de helm­ hokjes, onderdeeltjes van de meel­ draad, niet paars maar geel. Voor de planten maakt dat weinig uit. Scha­ delijk is de gele kleur niet in het minst, integendeel, misschien helpen die gele kleuraccenten wel om insec­ ten, als ze eenmaal bij de bloem zijn gearriveerd, naar de meeldraad te lokken. Bloemen dienen tenslotte, al zijn we dat bijna vergeten, voor de be­ stuiving.

kunnen niet meer gevormd worden. In plaats daarvan stapelt het gele chalcon zich op, en de helmhokjes worden geel. Hoe komt het nu dat die ene reactie niet loopt? Biochemische reacties verlopen nooit spontaan. Er is altijd een enzym nodig, een eiwit dat de zaak op gang houdt. Voor elke reactie bestaat een specifiek enzym. Zo zorgt het enzym CHI (chalcon­flavanon­ isomerase) voor de omzetting van chalcon naar flavanon. Bij de petuni­ a's die geen geel in wit kunnen om­ zetten, ontbreekt dit enzym. Het wordt eenvoudig nooit aangemaakt. Als er een enzym ontbreekt, komt dat meestal door een mutatie in een van

de genen in het DNA, de drager van al het erfelijke materiaal. Van Tunen slaagde erin te achterhalen welk gen onder normale omstandigheden ver­ antwoordelijk is voor de produktie van het enzym. Er bleken twee genen te zijn, die chi A en chi B zijn ge­ doopt. Bij 'gewone' petunia's zijn bei­ de genen volledig intact; de stammen met de gele helmhokjes hebben een kleine afwijking in hun genetisch materiaal, waardoor de produktie van het enzym onmogelijk wordt. Van Tunen stelde proefondervindelijk vast dat het manco inderdaad in deze twee genen zat; als hij de betreffende stukjes DNA uit een gewone plant haalde en in een petunia met gele helmhokjes plaatste, ontstonden weer de gewone, paarse helmhokjes. De mutatie was opgeheven.

Bloemkleuren Wat schieten we nu op met die ken­ nis? Als het aan de bloemenkwekers ligt: veel. Nu de genen chi A en chi B van zo cruciaal belang in de vor­ ming van bloemkleuren blijken te zijn, wordt het commercieel zeer in­ teressant de werking van die genen te blokkeren. Dan zou het gele chalcon zich immers op gaan ophopen, niet alleen in de helmhokjes, maar in de hele bloem, en liefst niet alleen bij de petunia, maar ook bij in tulpen, rozen en chrysanten. De biochemie van de bloemldeuren vertoont namelijk bij al die bloemen een grote overeenkomst. Nieuwe, knalgele rozen liggen in het verschiet en het bedrijfsleven ruikt reeds de winst. In principe hebben de biologen het instrumentarium om de werking van het chi­gen te dwarsbomen al klaar­ liggen. Sinds enkele jaren wordt er gewerkt met de antisense­techniek, een geavanceerde manier om speci­

Biologen zijn DNA te slim af met antisense

Martin Enserink

Moleculair­genetici hebben er sinds kort een speeltje bij. Antisense heet de nieuwe, elegante techniek waar­ mee ze de activiteit van zelfgekozen genen kunnen uitschakelen. De me­ thode is veelbelovend; niet alleen wordt fundamenteel onderzoek er gemakkelijker door, ook de toe­ passingen liggen voor het opschep­ pen. Zo gebruiken biologen aan de VU, die de techniek voor planten hebben ontwikkeld, antisense om de kleuren van petunia's te veranderen. De antisense­techniek grijpt in bij de eiwitproduktie, een proces dat in elke cel van mens, dier en plant plaats­ vindt. In de kern van een cel ligt de genetische informatie opgeslagen die nodig is om eiwitten te produceren. De stof die de informatie bevat, het DNA, bestaat ujt twee lange strengen, die precies op elkaar passen: ze zijn complementair. Een stuk DNA is zo­ doende vergelijkbaar met een kilome­' terslange ritssluiting. Een streng DNA bevat vele duizen­ den genen; elk gen heeft precies de informatie die nodig is om èèn eiwit aan te maken. Om de eiwitproduktie te starten wordt er eerst een kopie ge­ maakt van het gen. Daarvoor gaat de ritssluiting op de juiste plaats even open. Het kopietje, dat uit RNA be­ staat, zwerft enige tijd rond door de cel, totdat het arriveert bij de riboso­ men, de 'eiwitfabriekjes' waar de in­

formatie van hel RNA gedecodeerd wordt en het eiwit samengesteld. In dit proces wordt er van de twee strengen DNA altijd maar een ge­ bruikt, de sense­stïtng geheten. De andere, complementaire helft van de

ritssluiting, de antwêw^e­streng, blijft onbenut. In tegenstelling tot DNA, dat altijd twee strengen telt, is RNA dus enkeldraads. Er bestaat van natu­ re alleen sense­RNA. Nu zijn genetici er echter in geslaagd

Promovendus Van Tunen in de petunia-kas

fieke genen uit te schakelen (zie ka­ der). Natuurlijk hebben Van Tunen en zijn collega's die techniek meteen uitgeprobeerd met het chi­gen, in de hoop op het lab de primeur van de eerste gele petunia te beleven. Dat viel tegen. Zoals zo vaak in de weten­ schap lukte om onverklaarbare rede­ nen in de praktijk niet wat op papier zou moeten kunnen: het blokkeren van de werking van het chi­gen. "Zo zie je maar dat je wel theoretisch iets kunt bedenken, maar dat de praktijk soms toch ingewikkelder is", zegt Van Tunen, die niettemin verwacht dat het binnen afzienbare termijn wèl

zal lukken. De bloemenhandel moet even geduld oefenen. Toch gaat het niet alleen om die praktische toepasbaarheid. Op de achtergrond speelt de interesse in de algemene principes van de genregu­ latie, de manier waarop genen aan­ en uitgeschakeld worden. De genen van de petunia fungeren als een dankbaar modelsysteem voor die bre­ dere interesse. Veel processen op DNA­gebied blijken zeer universeel van karakter: ze komen bij bijna alle levende wezens voor, of het nu plan­ ten, dieren of mensen zijn.

de cel er toe aan te zetten ook anti­ sense­RNA te produceren. Ze doen dat door het gen uit de sense­streng te halen en het in een andere cel weer in te passen, maar dan precies omgekeerd. Het gevolg daarvan is dat er voortaan niet alleen van het sense­ maar ook van het antisense­DNA een kopie wordt gemaakt. Daarbij ont­ staat een stuk RNA dat dezelfde gene­ tische code bevat als het gewone RNA, alleen precies andersom: het antisense­RNA. Gevolg: tijdens hun zwerftocht op zoek naar de riboso­ men vinden sense­ en antisense­RNA elkaar en grijpen elkaar beet, net zo­ als de originelen in het DNA dat doen. Er ontstaat een nieuw, kort

stukje ritssluiting, opgebouwd uit dubbelstrengs RNA. Deze binding is de essentie van de truc: het nieuwe, dubbelstrengs­RNA kan namelijk door de ribosomen niet gebruikt worden om eiwitten te pro­ duceren. De eiwitfabriekjes doen het alleen met enkelstrengs. Zo komt dus de produktie van een specifiek eiwit stil te liggen. En wat gebeurt er met de stukjes dubbelstrengs­RNA? De onderzoe­ kers weten het nog niet precies. Waarschijnlijk worden ze gewoon snel weer afgebroken. Genetici zijn blij met de nieuwe tech­ niek, omdat die een grote hulp is bij het onderzoek naar de werking van het genetisch systeem. Om uit te vin­ den wat de functie van een gen pre­ cies is, moesten onderzoekers tot nu toe op zoek naar een plant of dier dat door een toevallige of opzettelijke mutatie dat gen miste. Met de anti­ sense­techniek wordt het mogelijk het gen gewoon 'uit te zetten' en te kijken wat er gebeurt. Maar behalve als gereedschap bij re­ search biedt de techniek ook prakti­ sche toepassingen, en niet alleen bij petunia's. Amerikaanse wetenschap­ pers hebben in tomatenplanten de produktie platgelegd van een enzym dat de vruchten zacht maakt. De ge­ netisch gemanipuleerde tomaten blij­ ven niet alleen langer stevig, maar smaken naar verluidt ook beter, om­ dat de kwekers ze aan de plant rijp kunnen laten worden. Heel in de verte doemt nog een an­ dere toepassing op van de antisense­ techniek: de bestrijding van virusziek­ tes. Wellicht wordt het ooit mogelijk virussen te inactiveren met anti­sense dat precies past op het virale RNA. Proeven met HIV, het virus dat AIDS veroorzaakt, wijzen in die richting. Ook in het kankeronderzoek opent antisense nieuwe wegen, zo blijkt uit recent onderzoek.

SENSE­DNA,

ANTISENSE­DNA

ANTISENSE­DNA

SENSE­DNA

SENSE­RNA

AN I ISENSh RNA

AN nSENSE­DNA

AN nSENSh­DNA

I

I

r-r De normale situatie: van het dubbelstrengs DNA wordt de sense­streng gekopieerd, waardoor sense­RNA ont­ staat. Dit gaat naar de ribosomen, waar het wordt 'ver­ taald' naar een eiwit.

Foto Sidney Vervuurt AVC/VU

I

I

I

I

ANTISENSE­RNA

BINDING AAN ShNSh­RNA

De antisense­techniek: niet de sense­streng van het DNA, maaT de antisense­streng wordt gekopieerd. Zo ontstaat antisense­RNA, dat zich bindt aan het sense­ RNA. iVlet het gevormde dubbelstrengs­RNA kunnen ribosomen niets beginnen.

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen