Nieuws

Gistgenoom als grabbelton

Arjen Dijkgraaf |
(Bio)procestechnologie, Agrifood, Genetica & Sequencing, Proteomics

Organismes kunnen inderdaad nieuwe genen laten ontstaan uit reserve-exemplaren binnen hun bestaande pakket. De Delftse promovendi Arthur Gorter de Vries en Nick Brouwers zagen het voor het eerst daadwerkelijk gebeuren, melden ze in PLoS Genetics.

Biologen nemen al heel lang aan dat het zo werkt. Reparatiefoutjes leveren maar al te makkelijk  een extra kopie op van een bestaand gen, en met name bij planten wordt soms zelfs het héle DNA verdubbeld.  Zolang een van de kopieën ongewijzigd blijft, kan de evolutie vervolgens naar hartenlust experimenteren met de rest zonder dat er meteen een vitale functie door uitvalt. Dat kan zomaar een nuttige nieuwe functie opleveren. Maar hoe logisch het ook klinkt, tot nu toe was het slechts een hypothese. Door hedendaagse genen onderling te vergelijken kun je achteraf vaak wel raden dat er ooit zoiets moet zijn gebeurd. Maar je weet het pas zeker als je een organisme zowel voor als na de gebeurtenis hebt kunnen sequencen. En dat is een kwestie van geduld: evolutie gaat traag en sequencingtechnieken bestaan nog niet zo lang.

Delft heeft nu de primeur met Saccharomyces eubayanus, een wilde gistsoort die vrij recent werd ontdekt in Patagonië. S. eubayanus lijkt een van de voorouders te zijn van S. pastorianus, de gist die verantwoordelijk is voor de meeste pilseners en andere lagerbieren. Het brouwwezen is er meteen bovenop gesprongen in de hoop dat het bier oplevert met een ander smaakje. Maar S. eubayanus heeft een groot nadeel: anders dan S. pastorianus en S. cerevisiae kan hij geen maltotriose verteren, een keten van drie glucosemoleculen die veel voorkomt in brouwwort.

Het probleem lijkt daarbij vooral te zitten in het ontbreken van een transporteiwit dat maltotriose door de celwand sluist. De fermentatie is daarna geen punt: het maltase-enzym waarmee S. eubayanus maltose afbreekt, kan ook maltotriose aan.

Hier verandering in brengen was een klassiek staaltje van gerichte evolutie. Je voert je gisten een substraat met weinig maltose en steeds meer maltotriose, terwijl je de cellen bestraalt met UV-licht dat de kans op willekeurige mutaties sterk verhoogt. Ontstaan hierdoor per ongeluk cellen die wel maltotriose kunnen verwerken, dan zijn die meteen in het voordeel en overwoekeren de rest.

De verrassing zat niet zozeer in het feit dát het gebeurde als in de manier waarop. Uit fragmenten van drie van de vier bestaande genen voor maltose-transporteiwitten blijkt een nieuw gen te zijn ontstaan dat codeert voor een variant die maltotriose transporteert. Sommige structuurelementen van de maltosetransporteurs herken je er nog makkelijk in terug. De oorspronkelijke genen zitten elk op een ander chromosoom, maar wel telkens aan het uiteinde. Dat maakte hun recombinatie ongetwijfeld een stuk gemakkelijker. Dankzij het vierde gen, dat er niet bij is betrokken, blijft ook maltosetransport gewoon mogelijk.

Het is al gelukt om met de gemuteerde gistcellen bier te brouwen, waarbij de aanwezige maltotriose inderdaad grotendeels werd opgebruikt. Het nieuwe gen overzetten naar een andere gistsoort werkt ook, maar dát telt officieel als genetische modificatie en is dus voorlopig niet commercieel toepasbaar.

bron: TU Delft

Deel deze pagina
Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven