IN TWEEDE INSTANTIE BLIJKT GIST 500 GENEN MINDER TE HEBBEN

De complete DNA-volgorde van bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) is al zeven jaar bekend, maar hoeveel genen er precies in zitten en welke functionele betekenis deze hadden bleef nog altijd onzeker. Onderzoekers van het Whitehead/MIT Center for Genome Research in Cambridge, Massachusetts hebben nu middels een precieze vergelijking van de genoomvolgorde met drie nauw verwante gistsoorten meer inzicht gekregen in de functie van het genoom. Volgens de heranalyse van de Amerikanen kunnen 503 genen vervallen uit de genoomkaart van bakkersgist, waardoor het aantal eiwitcoderende genen neerkomt op 5726. In dat totaal zitten ook 43 nieuwe genen die zij nu hebben geïdentificeerd (Nature, 15 mei).

Bakkersgist was in 1996 het eerste organisme met een celkern (eukaryoot) waarvan de complete DNA-volgorde van 12 miljoen basenparen werd vastgesteld. Dat gebeurde destijds door een consortium van meer dan 600 onderzoekers, met nog tamelijk ouderwetse methoden. Door de ontwikkeling van automatische sequencers en geavanceerde rekenprogramma's is het bepalen van de volgorde van een genoom inmiddels een stuk eenvoudiger geworden.

De drie genomen die de onderzoekers van het Whitehead gebruikten zijn bepaald in één laboratorium. Het sequencewerk van één gistsoort komt tegenwoordig neer op niet meer dan een paar dagen doorstampen met de volledige capaciteit van zo'n faciliteit. De drie gisten in het onderzoek behoren allen tot het Saccharomyces-geslacht. S. paradoxus en S. bayanus zijn gistsoorten die betrokken zijn bij de productie van wijn, S. mikatae is een zeer directe verwant van S. saccharomyces.

Door de vier gistgenomen onderling te vergelijken, kwamen al snel patronen in het DNA bovendrijven die in de evolutie geconserveerd zijn gebleven. Zulke geconserveerde delen zijn blijkbaar beschermd geweest tegen mutaties en hebben dus een belangrijke functie voor de cel. Dat zijn bijvoorbeeld regelelementen, korte stukjes DNA (6 tot 15 basenparen lang) die niet coderen voor een eiwit, maar wel de activiteit van andere genen reguleren. Zulke regelelementen zijn aan de hand van de code van één organisme lastig te identificeren, maar met de vergelijkende methode zijn zij wel herkenbaar.

Ook leverde de onderlinge vergelijking van de gistgenomen een scherper omlijnd beeld van de eiwitcoderende genen op: de database van het gistgenoom kon worden opgeschoond met honderden ten onrechte voorspelde genen en enkele tientallen nieuwe genen. De onderzoekers ontdekten verder dat de snelste evolutionaire veranderingen in de uiteinden van de chromosomen, de telomeren, plaatsvindt. De telomeren bevatten kopiën van genen die ook elders voorkomen, en kunnen in dit gebied mogelijk recombineren tot nieuwe genen.

Het succes van dit onderzoek bij gist suggereert dat vergelijking van het humane genoom met genomen van andere zoogdieren veel nieuwe informatie kan opleveren over de betekenis van de code in ons eigen genoom.