Doorbraak 2014: zesletterbacterie

Het NTR-programma De Kennis van Nu organsieert een Battle of the Breakthrough 2014. Tien wetenschapsjournalisten presenteren een wetenschappelijk resultaat dat in hun ogen dé doorbraak van 2014 is. Anouck Vrouwe doet mee met de zesletterbacterie. Stemmen kan tot eind december 2014 op de site van NPO Wetenschap.

Zesletterbacterie met kunstmatig DNA

Of je nou kijkt naar het DNA van mensen, muizen, mieren of microben, het genetisch alfabet waarmee hun DNA is geschreven is precies hetzelfde. Het bestaat uit vier letters, de vier nucleotiden A, C, T en G. Ál het aardse leven is opgebouwd uit die vier letters. En niet alleen het leven nu, ook dat van lang geleden: de mammoeten leefden op A,T, C en G, de dino’s, maar ook de onooglijke eerste celletjes waarmee het allemaal begon. A, T, C en G. Het boek van het leven is geschreven in vier letters.

En sinds we dat weten, sinds Watson en Crick in 1953 de structuur van DNA ontrafelden, zijn we benieuwd naar het waarom. Waarom gebruikt het leven ‘maar’ vier letters? Is dat toeval? Hadden het er ook zes kunnen zijn, of tien? Of is er een reden dat het er vier zijn – is het alleen met vier het perfecte molecuul voor leven?

In mei dit jaar heeft de Amerikaanse scheikundige Floyd Romesberg twee letters toegevoegd aan het alfabet van het leven. Een X en een Y, zogezegd. Zijn team heeft een bacterie gemaakt, en die twee extra nucleotiden in het DNA ingebouwd. Een huzarenstukje. En in de experimenten blijft de zesletterbacterie niet alleen in leven, hij kan zich ook voortplanten – en daarbij geeft hij de nieuwe letters ook door aan de volgende generatie.

Een bacterie met zes letterDNA, het kan dus. Waarom zijn het er normaal gesproken dan maar vier? Met die vraag kunnen biologen nu echt aan de slag. Ze hebben nu vergelijkingsmateriaal, ze kunnen nieuwe experimenten doen: waarin is een zesletterbacterie anders dan gewone vierletterbacterie?

Maar het werk van Romesberg kan ook hele praktische toepassingen krijgen. Want met zes letters kun je meer en andere woorden maken dan met vier. Misschien kun je met zesletterDNA meer en andere eiwitten maken dan met het traditionele vierletterDNA.

DNA is de blauwdruk voor de productie van aminozuren, waar je eiwitten mee bouwt. De A’tjes, T’tjes, C’tjes en G’tjes vormen het recept voor een twintigtal aminozuren. Allé eiwitten die ons lichaam maakt, worden uit die twintig aminozuren samengesteld.

Nu gebruikt de mens gebruikt de natuur steeds vaker als productiemachine, bijvoorbeeld voor biobrandstof of medicijnen. Zo produceren genetisch veranderde bacteriën en gisten bijvoorbeeld insuline, het middel dat diabetespatiënten nodig hebben. Maar ook eiwitten tegen MS, hart- en vaatziekten en reuma.

Met vier letterDNA kun je 20 aminozuren maken. Met zes letterDNA zou je 172 aminozuren kunnen maken. Dat wordt de volgende stap. Nieuwe letters in het DNA, nieuwe aminozuren, nieuwe eiwitten. Nieuwe medicijnen, nieuwe materialen. De zesletterbacterie opent een nieuwe wereld.

 

Beeldcredit: Synthorx