Wageningen Universiteit

Persbericht / nr. 2005-62 van Wageningen Universiteit, 31 augustus 2005

Nieuwe techniek voor uitschakelen van genen in planten

Antisense methodiek voorbijgestreefd

De nieuwe zogenoemde 'inverted repeat' technologie is een uitstekende methode om via genetische modificatie van planten bepaalde genen uit te schakelen (silencing). Dat blijkt uit het proefschrift van Berlinda Heilersig, waarop zij 7 september 2005 hoopt te promoveren aan Wageningen Universiteit. Heilersig toonde aan dat de inverted repeat technologie bij aardappelen betere resultaten levert dan de antisense technologie.

Bij de inverted repeat technologie wordt een deel van het originele gen plus zijn spiegelbeeld (=inverted repeat) en een promotor (schakelaar) bij de plant ingebouwd. Als dit stuk DNA in de plantencel wordt afgelezen, ontstaat messenger RNA. Ook dat heeft dan twee spiegelbeelden aan elkaar vast. De spiegelbeelden herkennen elkaar en plakken tegen elkaar aan, waardoor een stuk dubbelstrengs RNA ontstaat. De biochemische machinerie die in de plantencel aanwezig is, zorgt ervoor dat dit dubbelstrengs RNA in stukjes wordt geknipt en gaat binden met het messenger RNA van het originele, uit te schakelen gen. Door deze binding wordt de afbraak van het originele messenger RNA in de cel in gang gezet. Het messenger RNA kan dan niet meer gebruikt worden, waardoor het enzym of ander eiwit waarvoor het originele gen codeert, niet gevormd kan worden.

Heilersig toonde de goede werking van de technologie in aardappel aan. Ze schakelde succesvol het gen uit dat codeert voor het 'korrelgebonden zetmeel synthase' enzym (KGZ). Op die manier ontstonden aardappelplanten met aardappels die geen of veel minder amylose bevatten, maar wel het economisch interessantere amylopectine. Bij het onderzoek werden verschillende stukken van het originele KGZ-gen met hun eigen spiegelbeeld bij aardappelplanten ingebouwd. In de meest succesvolle experimenten bleek circa 90% van de genetisch gemodificeerde planten niet meer in staat om het korrelgebonden zetmeel synthase enzym te vormen. Dat is aanzienlijk meer dan via de antisense techniek haalbaar is. Dat betekent dat de inverted repeat techniek voor de ontwikkeling van nieuwe rassen wellicht goede perspectieven biedt.

Z.o.z.

Heilersig wist echter ook aan te tonen dat de plant in een aantal gevallen niet alleen het messenger RNA dat overeenkomt met het stuk van het KGZ gen dat opgenomen was in de inverted repeat, wordt uitgeschakeld maar ook het KGZ messenger RNA dat daar direct in de buurt ligt. In het onderzoek kwamen weliswaar geen planten naar voren die door dit proces een afwijkende groei en ontwikkeling vertoonden, maar Heilersig geeft in haar proefschrift aan dat wanneer men een specifiek gen uit een familie van genen die veel op elkaar lijken wil uitschakelen, dit wel een punt van zorg kan zijn.

Bij het onderzoek werd ook een andere strategie onderzocht die gebruik maakt van promotor inverted repeats. Heilersig rustte aardappelplanten uit met inverted repeats van delen van de originele promotor van het KGZ-gen. Daardoor vormden de planten stukken dubbelstrengs RNA die overeen komen met de originele promotor. De gedachte was dat de machinerie van de plant ervoor kan zorgen dat dit weer in stukjes wordt geknipt, waarna de stukjes in de celkern naar de originele promotor gaan. De cel herkent dat en blokkeert de toegankelijkheid van specifieke baseparen in de promotor voor enzymen die normaalgesproken het aflezen van het DNA in gang zetten. Dit proces heet methylering en zorgt ervoor dat de promoter buiten werking wordt gezet. Hierdoor kan er geen messenger RNA meer gevormd worden van het gen dat onder invloed van de desbetreffende promoter staat. Deze aanpak bleek zeer succesvol. De getransformeerde planten maakten helemaal geen messenger RNA van het originele gen aan. Er werd daardoor ook geen 'korrelgebonden zetmeel synthase' enzym aangemaakt.

Heilersig geeft in haar proefschrift verder aan dat ze weliswaar de werking van de promotor inverted repeat technologie heeft aangetoond, maar dat het noodzakelijk is om te onderzoeken of deze manier van het uitschakelen van genen in de tijd en in verschillende omstandigheden goed blijft werken.