Gist krijgt ‘kunstchromosoom’

Nieuwe mijlpaal in de synthetische biologie: wetenschappers plaatsen met succes een volledig kunstmatig samengesteld chromosoom in een gistcel.

Vier jaar na Craig Venters creatie van het eerste kunstmatige (bacteriële) DNA hebben genetici een nieuwe mijlpaal bereikt in de synthetische biologie. Een internationaal team onder leiding van de Amerikaanse geneticus Jef Boeke van het Langone Medical Center in New York heeft nu voor het eerst een volledig kunstmatig chromosoom gebouwd. Bovendien hebben ze dit met succes geïntegreerd in een levend organisme, namelijk een gistcel. Gistcellen zijn eencellige schimmels die tot de eukaryoten behoren, en dus een celkern bezitten (in tegenstelling tot bacteriën). Ze bezitten 16 chromosomen waarin hun genetische informatie ligt opgeslagen.

De creatie van de deels ‘kunstmatige’ gistcel (van de soort Saccharomyces cerevisiae, of gewone bakkersgist) was onvervalst Herculeswerk. Boeke en zijn collega’s (en ook een groot aantal biologiestudenten uit China, Australië, Singapore en het Verenigd Koninkrijk) hebben liefst zeven jaar gewerkt aan het kunstmatig samenstellen van het zogenoemde synIII-chromosoom van de gistcel. Het chromosoom werd daarna netjes teruggestopt in de celkern waar eerst het natuurlijke chromosoom was weggehaald.

Net als Craig Venter vier jaar geleden bouwden de onderzoekers ook nu het natuurlijke chromosoom grotendeels na – lees: ze synthetiseerden min of meer dezelfde DNA-code. Dat deden ze omdat ze natuurlijk willen dat de gistcel met kunstmatig chromosoom in staat is te groeien en te delen. Maar tegelijk hebben ze het chromosoom ook gestroomlijnd: overbodige herhalingen van DNA-fragmenten gooiden ze weg, alsmede een groot stuk van het niet-coderende junk-DNA. Uiteindelijk konden ze het chromosoom met bijna 50.000 baseparen ‘afslanken’.

Maar het belangrijkste wat de onderzoekers deden waren geen weglatingen van stukjes overbodig DNA, maar verplaatsingen van belangrijke genen, waardoor de functionaliteit van de cel ook lichtjes veranderde. Door aan te tonen dat verplaatsingen van willekeurige genen geen negatieve gevolgen heeft voor de normale werking van de cel, laten ze zien dat je heel wat kan veranderen aan het DNA. Genetisch gemodificeerde gistcellen worden nu al gebruikt om ethanol te produceren, of de werkzame stof artemisinine, een belangrijk anti-malariamedicijn. (sst)

(In het meinummer van Eos, nr. 5, 2014, leest u veel meer over synthetische biologie)