Mechanisme achter genetische modificatie ontrafeld

Plantenonderzoekers passen al decennialang gewassen aan door extra stukjes erfelijk materiaal toe te voegen via een bacterie. Tot nu toe was onbekend hoe dat ingespoten DNA zicht hecht tussen het DNA van de gastheer. Verrassend genoeg lossen onderzoekers van het Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC) dit raadsel nu op. Het gaat via een DNA-reparatiemethode die zij kennen uit het kankeronderzoek, schrijven ze in Nature Plants.

“In het erfelijk materiaal in al onze cellen ontstaan dagelijks vele duizenden breuken. Om die te repareren heeft de cel een aantal mechanismen voorhanden”, legt prof. Marcel Tijsterman uit. Hij is hoogleraar genoomstabiliteit in het LUMC. “Een van die reparatiemechanismes, alternatieve end-joining, hebben we een aantal jaar geleden ontdekt en bestuderen we intensief vanwege het recent ontdekte belang ervan bij kanker.”
De onderzoekers laten nu zien dat ditzelfde reparatiemechanisme, waarbij het enzym polymerase theta het plakwerk doet, aan de basis ligt van genetische modificatie van planten. “Polymerase theta is in staat een gebroken chromosoom netjes aan elkaar te lijmen. Maar wanneer er een stukje ingespoten DNA in de buurt is, kan dat er tussen glippen en wordt het tussen de twee breukuiteinden geplakt. Op deze manier ontstaat een genetisch gemodificeerde plantencel.”

Littekens in het DNA

“Het is een toevallige ontdekking die laat zien dat je altijd je ogen open moet houden”, vertelt Tijsterman. “Een onderzoeker in mijn lab, dr. Maartje van Kreg-ten, herkende het soort litteken dat deze reparatiemethode soms in het DNA achterlaat uit het plantenonderzoek waarin zij eerder werkzaam was. “We hebben toen contact gezocht met prof. Paul Hooykaas van de faculteit Biologie, een expert op het gebied van genetische modificatie van planten, om dit verder uit te zoeken.”
Samen ontdekten ze dat de agrobacterie, die van oudsher voor het modificeren van planten gebruikt wordt, bij het inbouwen van erfelijk materiaal inderdaad gebruik maakt van alternatieve end-joining. “Wanneer we polymerase theta uitschakelden lukte het de bacterie namelijk niet meer om een plantencel genetisch te modificeren.”

Tumorgroei tegengaan

“Het mechanisme achter genetische modificatie, waar intensief naar gezocht is, maar wat tot nu toe altijd een mysterie was, hebben wij nu opgehelderd. Een mooi voorbeeld van serendipiteit, je vindt iets waar je eigenlijk niet naar op zoek bent, maar wel van groot belang is voor een ander onderzoeksveld”, zegt Tijsterman enthousiast. Eerder liet zijn onderzoeksgroep al zien dat alternatieve end-joining ook een motor achter de evolutie is. “Veel mutaties in het erfelijk materiaal van dieren laten ook de signatuur in het DNA zien die wijst op tussenkomst van polymerase theta.” De onderzoekers bestuderen dit eiwit voornamelijk omdat sommige typen kankercellen het nodig lijken te hebben voor hun overleving en remming van dit eiwit mogelijk tumorgroei tegengaat. “Best bijzonder dat we als kankeronderzoekers nu in een plantentijdschrift staan”, besluit Tijsterman.

Over genetische modificatie

In 1983 werd de eerste plant genetisch gemodificeerd met behulp van de agrobacterie (Agrobacterium tumefaciens). Deze is van nature in staat om planten te besmetten en stukjes eigen DNA in plantencellen te brengen. Dit mechanisme is sindsdien veelvuldig gebruikt om planten een gewenste eigenschap te geven, zoals resistentie tegen bestrijdingsmiddelen of aanmaak van extra vitamines.

Publication: T-DNA integration in plants results from polymerase-?-mediated DNA re-pair, http://www.nature.com/articles/nplants2016164

Bron: LUMC

Redactie Medicalfacts/ Janine Budding

https://www.medicalfacts.nl

Ik heb mij gespecialiseerd in interactief nieuws voor zorgverleners, zodat zorgverleners elke dag weer op de hoogte zijn van het nieuws wat voor hen relevant kan zijn. Zowel lekennieuws als nieuws specifiek voor zorgverleners en voorschrijvers. Social Media, Womens Health, Patient advocacy, patient empowerment, personalized medicine & Zorg 2.0 en het sociaal domein zijn voor mij speerpunten om extra aandacht aan te besteden.

Ik studeerde fysiotherapie en Health Care bedrijfskunde. Daarnaast ben ik geregistreerd Onafhankelijk cliëntondersteuner en mantelzorgmakelaar. Ik heb veel ervaring in diverse functies in de zorg, het sociaal domein en medische-, farmaceutische industrie, nationaal en internationaal. En heb brede medische kennis van de meeste specialismen in de zorg. En van de zorgwetten waaruit de zorg wordt geregeld en gefinancierd. Ik ga jaarlijks naar de meeste toonaangevende medisch congressen in Europa en Amerika om mijn kennis up-to-date te houden en bij te blijven op de laatste ontwikkelingen en innovaties. Momenteel ben doe ik een Master toegepaste psychologie.

De berichten van mij op deze weblog vormen geen afspiegeling van strategie, beleid of richting van een werkgever noch zijn het werkzaamheden van of voor een opdrachtgever of werkgever.