Hoe gaat dat, genetische manipulatie?

Genen

Een gen is een stukje van de DNA ketting waarop staat uit welke aminozuren een bepaald eiwit moet bestaan. Een gen is gemiddeld 1000 tekens lang. Genen coderen dus voor eiwitten. Niet al het DNA codeert voor een eiwit. Er zijn ook stukken die bijvoorbeeld aangeven hoe het gen moet worden afgelezen, en wanneer. Van een groot deel van de genen weet men niet wat het doet. Dat noemen ze junk DNA.

Expressie van genen

Een gen komt tot expressie op het moment dat een organisme daar opdracht toe geeft. Aan het begin van een gen zit een stuk DNA waarin de regulerende elementen zitten voor dat bepaalde gen. Laten we het de 'aan/uit schakelaar' noemen. (Het grootste deel van) de schakelaar wordt de promotor genoemd. Als ergens in een organisme wordt geconstateerd dat een bepaald eiwit nodig is, kan er een bepaald boodschap-molecuul gemaakt worden. Zo'n molecuul kan zich aansluiten aan de schakelaar die erbij hoort. De schakelaar wordt hierdoor geactiveerd en het proces van gen-expressie start.

Hoe wordt de informatie in het DNA dan op het juiste moment omgezet in een eiwit?
Als er een tekort is aan een bepaald eiwit in de cel, zal er een bericht worden gestuurd naar de celkern (nucleus) naar het gen voor dat eiwit. Als de 'schakelaar' het bericht herkent zal het de 'poort' openen naar het stuk gen met de code voor het eiwit. Dit stuk gen wordt onmiddellijk gekopieerd (transcriptie) naar een draadachtig molecuul, dat RNA genoemd wordt. RNA lijkt heel erg op DNA, maar bestaat maar uit 1 keten en heeft een ander soort suiker als ruggengraat. RNA staat voor ribo nucleine zuur en zit vrijwel hetzelfde in elkaar, alleen zit er een U in in plaats van de C.

Dit RNA wordt messenger RNA genoemd. Als de kopie af is, wordt er een rijtje van tot wel 200 'A' nucleotiden aan geplakt (de polyA staart). Dit proces heet poly-adenylatie en wordt gestart door een polyA signaalketen aan het eind van het gen (zie figuur 2). Men neemt aan dat de polyA keten het messenger RNA beschermt tegen afbraak.

Het messenger RNA, de kopie van het gen, gaat nu van de celkern (nucleus) naar de cel en wordt naar kleine eenheden gemaakt die de informatie op het messenger RNA gebruiken om eiwitten te maken.

Geen enkele cel zal alle informatie op het DNA gebruiken. Cellen verdelen het werk onder elkaar - ze specialiseren zich. Hersencellen maken geen insuline, levercellen maken geen speeksel en huidcellen zullen geen botten maken. Het zou een puinhoop worden! Hetzelfde geldt voor planten; wortelcellen zullen nooit het bladgroen (chlorofyl) maken, en de bladeren zullen geen stuifmeel of nectar maken. De expressie van genen hangt ook van de leeftijd af: jonge scheuten zullen geen genen tot expressie brengen die zorgen voor het rijpen van fruit, en oude mensen zullen geen nieuw tanden aanmaken.

Regulatie
De genregulatie is afhankelijk van de omgeving waarin de cel zich bevindt, en het ontwikkelingsstadium van het organisme. Dus als ik wil dat de bladeren van de klaproos de rode kleur maken van de bloembladen zal dat niet lukken met de traditionele veredelingsmethoden, ondanks het feit dat de cellen in de bladeren wel de genetische informatie hebben om de rode kleur te maken. Er is een blokkade op het vormen van rode bladeren.
Die blokkade kan door twee dingen veroorzaakt worden:
* het gen voor 'rood' is permanent uitgezet en zit in het opgefrommelde deel van het chromosoom. De informatie is niet meer bereikbaar.
* de bladeren vragen niet om messenger RNA voor de rode kleur, en dus wordt het messenger RNA voor 'rood' niet gemaakt.

Er zijn manieren om de plant toch rode bladeren te laten maken. Dat kan door het rode gen als een Trojaans paard in te brengen, maar nu met een actieve promotor er aan vast. Hiervoor moeten genen verknipt worden en op een andere manier weer samengebracht worden.

Dat is het begin van genetische manipulatie.