Op zoek naar de klepel

bij dezen en genen

Genduplicatie

Een recent onderzoek toont aan dat het antivriesgen in een Antarctische vis (de puitaal) voortkomt uit de duplicatie van een gen voor een enzyme dat siaalzuur produceert (SAS), een stof die eiwitten beschermt tegen proteasen. Ook in planten is genduplicatie aangetoond.

Genduplicatie is een belangrijk evolutionair mechanisme dat aan de basis staat van het ontstaan van nieuwe genetische functies. Susumo Ohno schreef er een boek over met de

Genduplicatie

Genduplicatie uit Wikipedia

titel Evolution by gene duplication (1970). Genduplicatie kan een gevolg zijn van een fout in homologe recombinatie, een fenomeen dat gedurende de meiose en tijdens de reparatie van DNA kan plaatsvinden. Gedurende meiose worden gedeelten van homologe chromosomen uitgewisseld. Is deze uitwisseling niet geheel wederzijds dan kunnen deze chromosomen een heel nieuw gen of gencluster erbij krijgen. Hetzelfde kan zich ook voordoen tijdens reparatie van DNA, waarbij de intacte kopie van het homologe chromosoom als sjabloon dient voor de reparatie van het defecte chromosoom. Ook hier geldt dat wanneer er daarbij iets fout gaat er genduplicaties kunnen ontstaan. Dit mechanisme van genduplicatie is het gevolg van een fout, maar aangezien het verantwoordelijk is voor een zeer belangrijk aspect van de ontwikkeling van het genoom moet het als een volwaardig mechanisme van evolutie beschouwd worden. De nieuwe kopie is nu vrij te muteren zonder dat de oude functie van de originele kopie verloren gaat.

Puitaal

Puitaal

De studie van genduplicatie bij de puitaal laat zien dat het antivriesgen (AFPIII) evolueerde uit een SAS-gen dat als gevolg van genduplicatie in twee kopieën aanwezig was. Dit bevrijdde de kopie uit het adaptieve conflict. Dit conflict doet zich voor wanneer een gen door mutatie een nieuwe functie erbij krijgt en de oude, misschien wel essentiële functie dreigt te verliezen. Wordt het muterende gen daarentegen gedupliceerd dan kan één van de twee kopieën de nieuwe functie ontwikkelen. Het SAS-gen heeft zowel een enzymatische als antivriesfunctie, maar wordt niet door de cel uitgescheiden. Een extra peptide in het eiwit dat door het AFPIII-gen geproduceerd wordt, zorgt ervoor dat dit antivries-eiwit ook in het bloed en in de extracellulaire vloeistof terecht komt.

Ook in planten werd een analoog geval van genduplicatie ontdekt. De onderzoekers baseren zich daarbij op syntenie: eventuele genduplicaties bevinden zich in hetzelfde

Grote leeuwenbek

grote leeuwenbek

gebied van een chromosoom. Twee genen respectievelijk het AGAMOUS (AG) gen van de zandraket Arabidopsis thaliana en het PLENA (PLE) gen van de grote leeuwenbek, Antirrhinum majus hebben een analoge functie. Muteren deze genen dan worden meeldraden en stampers vervangen door bloembladen en kelkbladen en vormen zich dubbele bloemen. Analyse van de syntenie toont aan dat deze twee genen voortkomen uit een genduplicatie die zich 125 miljoen jaar geleden voordeed.

Uit: PNAS, Wikipedia, Physorg.com (antivries), Physorg.com (planten)

35 Reacties op “Genduplicatie

  1. antoinetteduijsters januari 14, 2011 om 19:50

    Het blijft voor mij moeilijke materie, maar ongelofelijk interessant.

  2. blutch1 januari 14, 2011 om 21:05

    Dit is toch al bekend uit het mozaiekpatroon dat de basis is van sommige ziekten.
    Aan de huid is dat te zien bij afwijkingen die lineair verlopen volgens de Blaschko lijnen.

    http://dare.ubn.kun.nl/bitstream/2066/19114/1/19114_geno.pdf

    Voorbeelden 4, 5 en 9

    • pierraveneta januari 14, 2011 om 21:49

      Boeiende link Blutch1. Het gaat daarin voornamelijk om de uitschakeling van het X-chromosoom dat niet in alle cellen van één organisme hetzelfde chromosoom is, vanwaar het mozaiek. Het onderwerp in dit geval is eerder het ontstaan van nieuwe genen. Het wordt hier voor het eerst duidelijk aangetoond. Dit gegeven wordt door vele creationisten ontkend, zie ook reactie van Tsjok hieronder.

  3. ingsthawk januari 14, 2011 om 21:31

    Evenzogoed is zo’n vis natuurlijk wel een enorme bofkont, dat nou uitgerekend dat ene gennetje waar hij wat mee blijkt te kunnen dupliceert. Onvoorstelbaar bijna.
    Wat denk jij, zou het er toch niet van tevoren ingestopt kunnen zijn ?

    • pierraveneta januari 14, 2011 om 21:57

      We weten dat als het erin gestopt is dat het alleen maar kan degeneren. Het lijkt me dat deze studie uitwijst dat het genoom juist toeneemt !

      Overigens nog bedankt voor de link naar dit artikel. Misschien moeten we dat format serieus in overweging nemen.

  4. tsjok45 januari 14, 2011 om 21:39

    Voor de geinteresseerden
    (en vooraleer de creationististische maloten en andere pseudo’s komen paraderen …. )

    Het “paper” van Cheng Deng , Christina Cheng , Hua Ye , et al
    “Evolution of an antifreeze protein by neofunctionalization under escape from adaptive conflict”,
    zit achter de pay wall van PNAS

    Hier is voorlopig nog een pdf versie te vinden
    http://www.life.illinois.edu/cheng/Deng%20et%20al%20PNAS2010_online.pdf
    Ik heb deze pdf file ook op mijn harde schijf opgeslagen ( voor het geval ze niet meer vrij bereikbaar zou zijn )

    Een nieuwe studie door onderzoekers van de Universiteit van Illinois en de Chinese Academie van Wetenschappen ,toont de onmiskenbare sporen van de evolutie van een nieuwe functie via genduplicatie.

    Persberichten en gepubliceerde (geaccepteerde ) papers (weliswaar verborgen achter de PNAS paywall)zijn de primaire bronnen van dit belangrijke nieuwsfeit .
    Kort samengevat gaat het om : de Antarctische puitaal in het bezit van een gen dat codeert voor een antivrieseiwit__ een lid van de eiwit familie AFP III___ dat het overleven van deze vis in de vrieskou van de Antarctische wateren mogelijk maakt
    Er wordt o.m. gesteld ( op grond van genetische homologieën tussen zowel moeder- als gedupliceerd en gemuteerd nieuw dochter- gen ) , dat het antivries-gen geëvolueerd is via een duplicatie van een gen dat codeert voor siaalzuur synthase, een cellulair enzym : de daaropvolgende selectie voor de “antivries” functie codering in een van de duplicaten is gebeurt via een evolutionair adaptief
    proces.

    Uit één aan de wetenschapperlijke artikels gekoppeld persbericht:
    Christina Cheng
    “Dit is de eerste duidelijke demonstratie (1)- met sterke ondersteuning van moleculaire en functionele aanwijzingen – voor evolutionaire adaptieve ontwikkeling, op grond van het onderliggende proces van gen-duplicatie en mutationele verandering in de stamlijn van dochter -gen duplicaten , met als resultaat een geheel nieuwe uitgeselecteerde functie in een van de dochter-gen exemplaren “,
    zei Cheng.
    “Dit is nog niet eerder beschreven binnen het vakgebied van de moleculaire evolutie.”

    Creationisten ?

    Volgens ID-ers ( Casey Luskin van het DI , bijvoorbeeld )waren
    ” …
    Vele wetenschappelijke studies die ogenschijnlijk de ontwikkeling van “nieuwe genetische informatie” aantoonden;
    weinig meer dan het vaststellen van moleculaire overeenkomsten en verschillen tussen de bestaande genen … en vervolgens het standaard opdissen van evolutie-verhaaltjes die vertellen over verdubbelingen,veranderingen en latere divergentie ,op basis van een vaag beroep op ‘positieve selectie “die allen moeten uit leggen hoe zulk een nieuw gen kon onstaan …”
    Maar precies hoe het nieuwe gen ontstond is nooit uitgelegd. In het bijzonder gaat het om de nooit beantwoorde vragen of toevallige mutaties en ongeleide natuurlijke selectie voldoende zijn om de relevante genetische veranderingen te produceren (2)

    Voorzienbare (eerste ) reacties van creationisten ;
    (1) Ahaha zal de creationist kraaien ; ” Niet wetenschappelijk genoeg om die vergaande conclusies eraan te verbinden : want het gaat toch maar slechts om een geval : dit is dus slechts één enkel (uitzonderings-?) geval, , toch?
    er moeten er toch nog vele andere voorbeelden van zijn ( net zoals er vele “transitionnals ” moeten zijn ( waarvan er ook nooit genoeg zijn gevonden )

    (2) deze rethoriek kan je ook gemakkelijk laten volgen door :
    “Je kunt niet” bewijzen” dat het ongeleide evolutie is , of geen front-loaded genetic load . Of ….dat Satan nog maar eens een waanidee in je geest heeft geplant .”
    of
    het is geen “bewijs ” van E-volutie ( van microbe naar mens )

  5. Eelco januari 14, 2011 om 22:27

    Ik heb de deur opengezet. Hopelijk niet te ver …

    • pierraveneta januari 15, 2011 om 00:31

      Tot nu toe valt het mee. WordPress geeft vanavond wel interessante statistieken van het bezoek.

    • ingsthawk januari 15, 2011 om 07:51

      Er is al wat gegluurd door het kiertje en er wordt al wat geprutteld.
      Na pluribara’s avontuurtje bij PZ is de schroom misschien wat toegenomen om hier met al te veel zweefneuzerij aan te komen zetten.

    • pierraveneta januari 15, 2011 om 10:44

      @ingsthawk, (de reacties worden tot 3 diep genest dus ik weet niet waar mijn antwoord terecht komt). Dat kan ik echt zien aan de statistieken van welke site het bezoek vandaan komt. Hopelijk wordt de schroom overwonnen.

  6. Aad Verbaast januari 15, 2011 om 00:15

    Interessant blog!
    Niet eenvoudig te begrijpen voor me, maar toch.
    Ik ga even kijken wat ik allemaal dubbel heb😉

    • pierraveneta januari 15, 2011 om 00:46

      Da’s waar ook Aad, je hebt een analyse van je eigen genoom. Ik ben benieuwd of dat te zien is en anders kun je het altijd vergelijken met de on-line databanken van sequenties.

  7. Zelf Reflectie januari 15, 2011 om 11:00

    Ziet er mooi uit, lang niets meer van je gelezen.

  8. Gerdien januari 15, 2011 om 21:10

    Het is jammer dat één van de bijbehorende persberichten het hele topic weer met hype opzadelt. Hebben journalisten en wetenschappers niets geleerd van Darwinius en de arseenbacterie?
    Christina Cheng
    “Dit is de eerste duidelijke demonstratie voor evolutionaire adaptieve ontwikkeling, op grond van het onderliggende proces van gen-duplicatie en mutationele verandering in de stamlijn van dochter-gen duplicaten , met als resultaat een geheel nieuwe uitgeselecteerde functie in een van de dochter-gen exemplaren “,
    zei Cheng.
    “Dit is nog niet eerder beschreven binnen het vakgebied van de moleculaire evolutie.”

    Puh: ooglenscrystallines zijn leefboekstuf.

    Wat ook leuk is dat AntiFreezeProteins op zoveel manieren ontstaan zijn in Antarctische vissen.

    • pierraveneta januari 15, 2011 om 22:20

      Ik moet het artikel dat Tsjok linkte nog lezen, maar het schijnt echt op moleculair niveau aangetoond te zijn dat dit antivriesgen evolueerde uit SAS. Ik las er ook al over bij Rene Fransen, maar dat betekent nog niet dat het een hype is…

    • tsjok45 januari 15, 2011 om 23:04

      1.- Het “persbericht ” waarin de uitspraken van professor zoologie Christina Cheng zijn gepubliceerd , is afkomstig van de universiteit van illinois
      http://www.news.illinois.edu/news/11/0112genes_cheng.html
      ( de vertaling is van mezelf , en kan natuurlijk (verbeterbare ) fouten en zelfs mijn gekleurde kijk of zelfs vermeend begrip op de zaak , bevatten … maar ik ben geen bioloog of wetenschappers, alhoewel ik erg geinteresseerd ben in die materie )

      2.- Over die “crystallines” in het vertebraten oog meen ik iets te hebben gelezen in een artikel uit 2005
      http://www.ru.nl/actueel/vm_archief/jaar_2005/onderzoeksnieuws/ncmls/nieuw_zicht_op/
      van de Radboud universiteit
      en gebaseerd op de nederlandse inbreng van het artikel in
      Current Biology, dd 20-9-2005: Urochordate ß? -crystallin and the evolutionary origin of the vertebrate eye lens.
      Sebastian M. Shimeld,1 Andrew G. Purkiss,2 Ron P.H. Dirks,3 Orval A. Bateman,2 Christine Slingsby2 and Nicolette H. Lubsen3.
      Wanneer ik dat nog eens nalees en dat combineer met enige achtergronden uit http://en.wikipedia.org/wiki/Crystallin ,
      meen ik te begrijpen dat vele verschillende oog-cristallines -( proteine-families) bij de vertebraten allemaal afkomstig kunnen zijn van genduplicaten-lijnen uit het oorspronkelijke oog-crystalline gen van zakpijpen , die dicht bij de basis liggen van de vertebraten ?
      Is dat de bedoelde leerboek-stof ?

      Blijkbaar heeft deze prof Cheng dus geen “primeur ” ?

      Voor zover ik weet is genduplicatie en daarbij soms voorkomende verandering van functie en adaptatief voordeel , voor het eerst vastgesteld bij gisten ? Maar goed dat zijn dus geen dieren ….

    • Gerdien januari 16, 2011 om 15:14

      Ja, dat zal een deel zijn van de bedoelde leerboekstof. Er werd al langer aan crystallines gewerkt in Nijmegen. Leerboek is Freeman & Herron, Evolutionary Analysis, blz 101 3de druk 2004, blz 103 4de druk 2007.
      Genduplicaties met verandering van functie en daarbij horend adaptief voordeel zijn wat mij betreft zo oud als de wereld (dwz even oud als moleculaire evolutie). Wat hier nieuw is is het gebruik van een deel van het gedupliceerde SAS gen, nl exon 6 van SAS B – als het belangrijkste onderdeel van een nieuw gen voor AntiFreezeProteinIII; in feite een set zelf gedupliceerde genen.

  9. Gerdien januari 15, 2011 om 21:12

    @ingsthawk januari 15, 2011 om 07:51
    Wat was pluribara’s avontuurtje bij PZ ?

  10. ingsthawk januari 15, 2011 om 22:44

    @Gerdien,

    Met pluribara’s avontuurtje doelde ik op dit blog.

    http://scienceblogs.com/pharyngula/2010/12/the_first_persuasive_argument.php

    Vanaf reactie #71 mengt PB zich in de discussie. In eerste instantie met halfopen vizier. In #273 PZ zijn mening over PB.

  11. Eelco januari 17, 2011 om 09:35

    Peter “pluribara” Borger maakt het de andere reageerders wel erg makkelijk om brandhout van hem te maken, alleen al omdat hij ‘ID advocate Dr. P. Borger’ in de derde persoon aanspreekt …

  12. Eelco januari 18, 2011 om 14:30

    En nog een bezoekje van PB aan PZ Myers, dit keer om z’n boek te verkopen:
    http://scienceblogs.com/pharyngula/2011/01/and_another_conference.php

    • pierraveneta januari 18, 2011 om 18:34

      Eelco, je reactie stond bij spam (geen idee waarom), vandaar dat het even duurde, ik krijg nl. geen bericht van spam-reacties, en moet ze handmatig uit de spam verwijderen.
      Bedankt voor je link. Zo blijven we mooi op de hoogte.

      Het lijkt erop dat de links naar PZMeyers’ blog als spam worden gezien (?!)

  13. Pingback:Krokodilijsvissen en hun evolutie | Op zoek naar de klepel

  14. Pingback:Genduplicatie « Op zoek naar de klepel

  15. Pingback:Tsjok's blog

Praat mee en laat hier uw reactie achter

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

Zwervende gedachten

Een filosoof over argumentatie, biologie, handelingstheorie en wat hem verder invalt

Jonas Bruyneel

Literatuur/Journalistiek/Muziek

mjusicamanti.wordpress.com/

per amanti della vera musica

SangueVivo

Ancora solo un battito in più

Microplastics

INTERREG MICRO PROJECT

Scientia Salon

Philosophy, Science, and all interesting things in between

Infinite forme bellissime e meravigliose

si sono evolute e continuano a evolversi

Vita da simbionte

perché collaborare è talvolta meglio che combattere

Meneer Opinie

Altijd een mening, maar niet altijd gehinderd door kennis van zaken

The Cambrian Mammal

An evo-devo geek's scientific meanderings

Evolutie blog

bij dezen en genen

The Finch and Pea

The Public House for Science...

voelsprieten

* wonder van het alledaagse *

the aphid room

All about aphids... not simply bugs|

kuifjesimon

Just another WordPress.com site

The Amazing Comics Men

Comics by Dutch cartoonists Jan the Stripman & Wim the Mysterious Helpman

Barbara Jansma

Prenten, spotprenten en schilderijen

%d bloggers op de volgende wijze: