Boeke vergelijkt het met een wijzerplaat die je doorknipt.

In New York is een genetisch gereedschapje bedacht dat circulair eencelligen-DNA doorknipt en er een lineair chromosoom van maakt, mét telomeren aan de uiteinden. Dankzij de ‘telomerator’ kun je hele nieuwe dingen uitproberen met chromosomen, schrijven Leslie Mitchell en Jef Boeke in PNAS.

Je kunt daar natuurlijke chromosomen voor gebruiken maar in New York mikken ze vooral op verbeterde synthetische gistchromosomen, Boekes specialiteit. Begin dit jaar publiceerde Science een eerste succes op dit gebied, en in C2W life sciences 11 onthulde Boeke even later dat hij binnen een paar jaar de complete set van 16 chromosomen van bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) klaar denkt te hebben.

Die gistchromosomen zijn lineair, net als die van de mens. Aan de uiteinden zitten zogeheten telomeren, een soort DNA-staarten die geen code bevatten en dienen om het replicatiemechanisme te kunnen laten ‘uitlopen’ voorbij het laatste gen op het chromosoom.

Bij bacteriën werkt het heel anders: hun DNA vormt een gesloten cirkel zodat je geen telomeren nodig hebt.

Het idee is nu om een synthetisch gistchromosoom, of een deel er van, als het ware rond te breien. Vervolgens laat je het weer doorknippen door de telomerator, maar op een andere plek. Zo kun je onderzoeken of het uitmaakt welke genen in het midden zitten en welke aan de uiteinden, tegen de telomeren aan. Dat doorknippen kan gebeuren in een gistcel, die je eerst ontdoet van zijn eigen kopieën van dit chromosoomfragment en vervolgens voorzien van circulair DNA mét telomerator.

Bijkomend voordeel is dat je het circulaire DNA in de tussentijd kunt laten vermenigvuldigen door een bacteriekweek. Met lineair DNA weet zo’n bacterie zich geen raad.

Die telomerator is zelf ook een stuk DNA. Hij codeert onder meer voor een endonuclease-enzym voor het knipwerk, plus twee stukken telomeer. Er zit ook een sequentie in verwerkt die aangeeft wáár het endonuclease precies moet knippen. Het geheel is al evenmin door een bacterie te produceren, maar het zijn maar 1.500 basen en dat is kort genoeg om met PCR te vermenigvuldigen in vitro.

Op deze manier is in Boeke’s lab een rondgebogen deel van gistchromosoom 9, met een lengte van zo'n 90.000 basenparen, al op 54 verschillende punten verknipt. 51 varianten bleken levensvatbaar, maar je zag wel duidelijk verschillen tussen de resulterende gistcellen.

bron: NYU Langone Medical Center, PNAS