eiwitproductie, eiwit, dna, rna

Persbericht

Eiwitproductie gebaat bij oplossen codon bias

Gepubliceerd op
16 juli 2015

Ruim vijftig jaar nadat is ontdekt hoe genen in het DNA coderen voor eiwitten, is er nog altijd onduidelijkheid over een deel van die vertaalslag: de codon bias. Meer begrip van dit aspect draagt bij aan verbetering van de productie van eiwitten voor onder meer medische doeleinden en voedingsmiddelen. Dat schrijven microbiologen van Wageningen University in een overzichtsartikel voor Molecular Cell van 16 juli.

Bouwstenen

Uitleg van wat de codon bias is vergt een korte lesje genetica. Zoals bekend ligt de erfelijke informatie van bacterie tot mens opgeslagen in het DNA. Ruim vijftig jaar geleden ontdekte men hoe deze informatie (de genen in het DNA) wordt gebruikt voor de expressie van verschillende functies (de eiwitten). De bouwstenen van DNA zijn vier verschillende nucleotiden. De volgorde waarin de nucleotiden zijn gerangschikt, bepaalt de volgorde van de bouwstenen van de eiwitten. Van deze bouwstenen – aminozuren – zijn er twintig verschillende. Ieder aminozuur wordt gecodeerd door een specifieke combinatie van drie nucleotiden, een codon.

Voorkeur

Er zijn echter 64 verschillende codons tegenover twintig aminozuren. Dat betekent dat meerdere codons zich laten vertalen in hetzelfde aminozuur. Niet alle synonieme codons worden echter even vaak gebruikt, vertelt John van der Oost, persoonlijk hoogleraar aan Wageningen University en een van de auteurs. “Organismen blijken een voorkeur te hebben welke codons ze gebruiken. Dat noemen we de codon bias.” Wetenschappers weten inmiddels dat de efficiëntie waarmee bepaalde synonieme codons in DNA worden vertaald naar aminozuren, afhankelijk is van een groot aantal variabelen. In veel gevallen speelt de combinatie van codons een belangrijke rol.

Van der Oost wijst ook op de rol van tRNA. “Bij het vertaalproces van DNA via RNA naar eiwitten worden genen codon voor codon afgelezen. Transfer RNA ofwel tRNA bevat anticodons waardoor het de aminozuren in de juiste volgorde aan elkaar kan koppelen. Maar niet voor alle codons is een perfect passend tRNA beschikbaar. Dat geldt zowel voor bacteriën als voor mensen. Die incomplete set, waardoor dus geregeld gebruikgemaakt wordt van minder goed passende tRNAs, moet ergens goed voor zijn, maar we weten nog niet waarvoor precies. Dat besef begint steeds meer door te dringen.”

Expressie

Voor Molecular Cell hebben de Wageningse microbiologen met een Amerikaanse expert en een oud-promovenda die momenteel in Duitsland werkt, nu alle feiten rond de codon bias op een rijtje gezet. De Amerikaan, Dieter Söll, werkte overigens al in de jaren zestig in de groep van de latere Nobelprijswinnaar Khorana mee aan het ophelderen van de genetische code. Van der Oost: “Bij ons heeft het maken van dit overzicht een denkproces op gang gebracht over wat we kunnen met deze kennis. Nog altijd is het lastig om genen die van het ene organisme in het andere organisme zijn overgebracht ook echt tot expressie te brengen. Terwijl dit zoals gezegd voor veel toepassingen van belang is, van medische doeleinden tot biobrandstoffen. Je zou een manier willen vinden om de codons in een organisme aan te passen zodat je vreemde genen beter tot expressie kunt brengen.” De truc die het onderzoeksteam daar inmiddels voor heeft bedacht willen ze uitwerken via een nog op te zetten bedrijf, vertelt Van der Oost: “Een overzichtsartikel schrijven waarin je alle beschikbare informatie op een rijtje zet, is dus niet alleen handig voor collega’s en studenten. Degene die het schrijft leert altijd het meest.”