dna

Het voorkomen van meerdere types mitochondriaal DNA (mtDNA) in een cel of individu wordt heteroplasmie genoemd. Dit fenomeen wordt veroorzaakt door willekeurige mutaties. Onderzoekers hebben nu vastgesteld dat deze mutaties toch niet zo willekeurig zijn als gedacht.

Mitochondria, vaak aangeduid als de energiecentrales van de cel, bevatten elk een circulair genoom, het mitochondriale DNA (mtDNA). Meestal bevat elk mitochondrium in elke cel van het lichaam hetzelfde type mtDNA. Maar af en toe komt er meer dan één type mtDNA voor in een cel of individu. Dit staat bekend als mitochondriale heteroplasmie.

Willekeurige mutaties
Heteroplasmie kan voorkomen doordat een individu het erft van zijn of haar moeder (mtDNA wordt enkel doorgegeven via de maternale lijn) of doordat er een mutatie plaatsvindt die vervolgens door genetische drift in frequentie toeneemt. Aangezien mutaties willekeurig zijn, zou heteroplasmie moeten verschillen tussen niet-verwante individuen, dat wil zeggen dat de heteroplasmie bij verschillende individuen veroorzaakt wordt door andere mutaties. David Samuels en collega’s testten deze aanname door het mtDNA van tien verschillende weefsels (o.a. nier, lever en long) van enkele niet-verwante individuen te vergelijken. Tot hun verbazing vertoonden bepaalde weefsels dezelfde mutaties in verschillende individuen. Zouden mutaties dan toch niet zo willekeurig zijn als algemeen wordt aangenomen?

Selectie of mutatie-hotspot
Omdat deze mutaties vooral voorkomen in de regio van het mtDNA dat een belangrijke rol speelt in de replicatie van het mitochondriale genoom, vermoeden de onderzoekers dat de mutaties leiden tot een betere replicatie. Hierdoor verkrijgen de mitochrondria met de mutatie een selectief voordeel en nemen zo in aantal toe. Dit idee wordt ondersteund door experimenteel onderzoek op muizen door het lab van Brendan Battersby. Zij introduceerden een ander type mtDNA in de lever en nier van muizen en stelden vast dat deze positief geselecteerd werd.

Een andere mogelijkheid is dat er weefselspecifieke mutatie-hotspots in het mtDNA aanwezig zijn. Het enzym cytidine deaminase, bijvoorbeeld, kan mutaties veroorzaken op specifieke regio’s in het mtDNA. Beide mogelijkheden sluiten elkaar natuurlijk niet uit, maar de onderzoekers geven de voorkeur aan het selectiemechanisme, grotendeels gebaseerd op het experimentele werk bij muizen.

Jente Ottenburghs (1988) heeft sinds zijn Master Evolutie en Gedragsbiologie aan de Universiteit van Antwerpen een brede interesse voor evolutionaire biologie. Sinds mei 2012 werkt hij als PhD-student bij de Resource Ecology Group aan de Universiteit van Wageningen. Meer informatie over zijn onderzoek vindt u hier.