Nieuws

2 dec 16 dwdd university Robbert Dijkgraaf zeer boeiend college: terugzien!
21 nov 16: Persbericht: KNAW: genome editing vraagt om publiek debat en heldere regelgeving
18 nov 16: Volkswagen schrapt 30.000 banen door dieselschandaal en transitie naar elektrische auto
16 nov 16: 100.000e elektrische auto rijdt op de Nederlandse weg (AD)
10 nov 16: Is Erik Verlinde de nieuwe Einstein? Sterrenkundige Margot Brouwers resultaten wijzen er op dat Verlindes theorie klopt!
8 nov 16: Nederlander Erik Verlinde komt met baanbrekende theorie over zwaartekracht
8 nov 16: Chimpansees winden draderige algen als spaghetti om een stokje nrc
6 nov 16: The Origami Code. NPO 2 Zondag 6 nov 2016 19:15. Kijk de aflevering hier terug. Is zeer de moeite waard!

*) zie hier. [ Archief Actualiteiten ]

18 april 2012

De evolutie van transposable elements in primaten

evolutie van het transposable element ALU in primaten
©Bergstrom, Dugatkin (2012) Evolution, p.358. [1]

Naar aanleiding van een blog van Marleen over transposable elements, laat ik dit plaatje zien met de evolutie van het transposable element ALU in primaten. (Het ALU transposable element lijkt op het L1 transposon). We zien dat er steeds gedurende de laatste 55 miljoen jaar nieuwe ALU elementen toegevoegd worden aan het primaten genoom. Soms ontzettend veel (een uitbarsting) en soms minder. Alle primaten hebben dus ALU elementen. De mens is niet uniek in dat opzicht. Ik vermoed dat dit plaatje niet volledig is. Alléén voor de mens zijn alle ALU expansies weergegeven, inclusief de meest recente. De mens is kennelijk een heel belangrijke soort. Ik neem aan dat er ook in de evolutionaire geschiedenis van de andere primaten ALUs bijgekomen zijn. De optelsom voor de mens is 1.094.987 ALUs. Ik denk dat de evolutie van L1 transposons zich op soortgelijke wijze heeft ontwikkeld. De laatste uitbreidingen van ALU zijn bescheiden vergeleken met de oorspronkelijke.
Primaten is ook niet de enige groep die transposons heeft. Bekend geworden door het baanbrekende onderzoek Barbara McClintock (10 jaar vóór de ontdekking van de dubbele helix door Watson en Crick) is bijvoorbeeld mais. Het genoom van mais bestaat voor 50% uit retrotransposons [2].

Nota bene: het primaten genoom had kennelijk geen verdedigingsmechanisme (vergelijkbaar met DNA-repair) om zich tegen ALU te verdedigen.

Nota bene: hoewel transposons parasitair dna zijn, hebben ze een perfecte Watson-Crick dubbele helix structuur (zie vorige blogs) die niet te onderscheiden is van 'gewoon' DNA.

Inhoud menselijk genoom

Hier een plaatje van percentages van verschillende elementen in het menselijk genoom:
©Bergstrom, Dugatkin (2012) Evolution, p.357. [1]
Zo te zien is het beroemde percentage van het menselijk genoom dat genen in beslag nemen, nl. 1,5%, kennelijk uitsluitend exons. Dat had ik mij nooit zo gerealiseerd. Exons zijn de voor eiwit coderende gedeeltes van genen. De introns zijn stukken parasitair DNA in het gen die worden verwijderd nog vóórdat ze vertaald worden naar eiwitten. Als je introns optelt bij de exons om het percentage te berekenen dat genen in beslag nemen kom je op 27,4%. Maar als je bedenkt dat je het grootste gedeelte van introns kunt missen, en niet vertaald worden naar eiwit, is het percentage van 1,5% nog steeds een goede maat voor hoeveel DNA er nodig is om alle eiwitten te coderen.

Literatuur
  1. Bergstrom, Dugatkin (2012) Evolution. W.W. Norton. (dit is het meest recente evolutie leerboek voor studenten)
  2. website Transposons

23 opmerkingen:

nand braam zei

@ Gert

Op welke principes berust de indeling van retrotransposons in Line-1, SVA en Alu?

gert korthof zei

Dat heeft te maken met eigenschappen als: kunnen ze zich zelfstandig vermeniogvuldigen of hebben ze hulp van andere elementen (enzymen) nodig, hun frequentie, lengte, samenstelling, gedrag.

nand braam zei

@Gert

Je zegt:”Maar als je bedenkt dat je het grootste gedeelte van introns kunt missen,”….

Ben je hier nu niet wat voorbarig? Junk-DNA wordt ook liever geen junk-DNA meer genoemd, maar niet-coderend DNA, naar ik begrepen heb, omdat inmiddels voldoende gebleken is dat dit niet-coderend DNA belangrijke functies vervult.

gert korthof zei

Nand, leestip: Wat doen J&S met introns? daar heb ik de eventuele mogelijke functies van introns onderzocht. En de conclusie is negatief. NB: vergeet niet dat splicing wel nodig is, maar niet de complete sequence van introns zelf. Daarom denk ik dat mijn uitspraak dat je het grootste gedeelte van introns kunt missen correct is. Wat je niet kunt missen is een tiental bases waarmee de cel de splicing site herkent om de introns er uit te knippen.
Ik vind degenen voorbarig die de algemene claim doen dat niet-coderend DNA belangrijke functies vervuld. Dat moet nl van geval tot geval aangetoond worden.

gert korthof zei

Marleen, ik lees dit in Nature vandaag:
"a general requirement for retrotransposon transcription for progression through cleavage"
transcriptie van bepaalde retrotransposons is noodzakelijk in de embryonale ontwikkeling. Dat is nieuw voor mij. Ik weet niet wat het mRNA verder doet.
(artikel: 'A unique regulatory phase of DNA methylation in the early mammalian embryo')

nand braam zei

@ Gert

In jouw artikel “Wat doen J&S met introns? Schrijf je op een bepaald moment het volgende:

“De begrippen 'een slim controle systeem' en 'uitgekiend ontwerp' zijn helemaal geen wetenschappelijke begrippen. Ze horen niet in een wetenschappelijke tekst.”

Laat ik beginnen met te zeggen dat ik geen aanhanger ben van de ID-theorie en dat je argumenten tegen de lyriek van J&S sterk overkomen. (Je weet dat ik van de procestheologie ben met het tweede orde design en optimaliteit gezien de contingente omstandigheden (optimaal gezien de contingente omstandigheden is niet hetzelfde als perfect). Ik weet dat elke gedachte aan intentionaliteit op dit blog eigenlijk niet toegestaan is, dus zal ik dat onderwerp zoveel mogelijk vermijden).

Maar als je zegt: “De begrippen 'een slim controle systeem' en 'uitgekiend ontwerp' zijn helemaal geen wetenschappelijke begrippen. Ze horen niet in een wetenschappelijke tekst.”, maak ik toch bezwaar. In welk handboek wetenschapstheorie staat dat het gebruik van deze begrippen verboden is?

Een voorbeeld: de architect/ontwerper van de Erasmusbrug in Rotterdam ging ten gunste van de schoonheid van de brug tot aan de grens van wat constructief toen mogelijk was. Dat de grenzen bereikt waren, blijkt wel uit het feit dat bij het eerste stormpje de brug begon te trillen en er (visueel) lelijke noodvoorzieningen getroffen moesten worden om schade te voorkomen. Uiteindelijk werd het probleem (definitief) opgelost door de schokdempers onder de brug groter en steviger te maken. Mogen we nu van jou bv. niet zeggen dat de Erasmusbrug een uitgekiend ontwerp is, waarbij (voor die specifieke situatie) een optimum bereikt werd in de verhouding architectonische creativiteit en constructief vernuft?

Marleen zei

Gert,

heel veel dank voor je verwijzing naar Nature. Dat ga ik uitgebreid lezen. Zo op het eerste gezicht lijkt het dat het springen van retrotransposons gereguleerd (toegestaan) wordt in de eerste fasen van ontwikkeling. Een interessant gegeven.

harry p zei

marleen gert,

leggen jullie dit svp ook een beetje uit voor belangstellende leken want het is te interessant dat reguleren van dat springen! Had trouwens onze vriend Borger hier al geen verklaring voor?

Marleen zei

Gert, ik had nog vergeten om toe te voegen dat de figuur bovenaan erg mooi en duidelijk is. Het ziet er naar uit dat de chimp geen extra Alu's heeft verworven.

Harry, Het lijkt me leuk daarover te bloggen. Borger verklaart niets, hij heeft het uitsluitend over VIGE's d.w.z. dàt dit soort elementen geinduceerd worden tot springen, maar niet hoe. Het blijft vaag en hij heeft het over genetische netwerken. In dit artikel gaat het over epigenetica en methylatie van Cytosine. Dat is een heel specifiek mechanisme.

harry p zei

@ ok marleen
je laatste blog heeft heel wat reacties opgeroepen. Leuk!,
al lopen er wel wat dingen door mekaar heen, niet in de laatste plaats doordat ik er van alles tussendoor roep. Maar bij alle technische details is je visie op de zaak en zijn je uitgangspunten ook relevant natuurlijk.
Overigens is Borger een perfect vorobeeld van het god-van-de-gaten-denken (vandaar mijn grap over het pantheon, waar hij niet meer op gereageerd heeft!) en het is natuurlijk spannend en leerzaam om te zien wat voor gaten hij dan allemaal denkt te zien.

Ik vind gert een beetje stil trouwens, jij ook niet? Wel interessante bijdragen aan de discussie maar minder vuurwerk dan normaal: hij is het te veel met je eens!

Kom op Gert! ;-)

gert korthof zei

Marleen, ik ben er niet zo zeker van dat de ALU figuur compleet is. Zou jij echt alles willen weten over het genoom van de Galago? of de Green Monkey? De figuur ziet er typisch uit als een reconstructie van de lijn die van de oudste primaten naar de mens loopt. Het lijkt mij een beetje onwaarschijnlijk dat geen van andere primaten recent nooit meer last heeft gehad van ALUs. Maar goed, dan zou ik de oorspronkelijke publicaties moeten uitzoeken waarop de figuur is gebaseerd.
Harry, heb ik nu een beetje vuurwerk afgestoken? of tenminste een rotje?

gert korthof zei

Nand, je bent aan het plagen of het is humor: "Ik weet dat elke gedachte aan intentionaliteit op dit blog eigenlijk niet toegestaan is, dus zal ik dat onderwerp zoveel mogelijk vermijden". Het is niet (alleen) op dit blog, maar in de wetenschap. volgens mij weet je dat heel goed.

"In welk handboek wetenschapstheorie staat dat het gebruik van deze begrippen verboden is?"
Kijk: zo werkt het niet in de wetenschap.
De begrippen 'een slim controle systeem' en 'uitgekiend ontwerp' zijn door de gebruikers onfalsifieerbaar gemaakt. Ze willen zelfs niet eens dat die uitspraken echt, serieus getest worden. Die woorden zijn een liefdesverklaring aan God. En je mag geen kritiek hebben op Gods werk. Dat doe je gewoon niet. God levert geen slecht werk af. Daarom zijn het religieuze uitspraken. En die horen uiteraard niet thuis in de wetenschap.

gert korthof zei

Harry, "leggen jullie dit svp ook een beetje uit voor belangstellende leken"
dit zou een mogelijk mechanisme zijn waardoor ALU en L1 s en andere rotsooi niet totaal verwijderd zijn: sommige stukjes DNA van dat soort heeft toevallig een onvervangbare functie gekregen in een belangrijke biologisch proces. Zo blijkt uit bovenstaand artikel in Nature dat transcriptie van bepaalde retrotransposons noodzakelijk is in de embryonale ontwikkeling. Als dat eenmaal zo is, is het zeer nadelig om een algemeen mechanisme te hebben dat retrotransposons verwijderd, want dan zou die ene nuttige functie ook verwijderd worden en de embryonale ontwikkeling stoppen, en dat betekent dood, dat is fitness = nul en zou door natuurlijke selectie verdwijnen. Ik zeg niet dat dit de waarheid is, maar dit zou een mogelijke verklaring zijn waarom er nog steeds retrotransposons zijn. Eerst wisten we niet hoe we ze verwijderen of onschadelijk moesten maken, toen we dat wel wisten en bezig waren ze onschadelijk te maken, kwam er een die nuttig was.

harry p zei

gert, ik maakte een grapje: soms kun jij je zo lekker opwinden, maar daar leent deze stof zich niet echt voor- zware stof inderaad!

even kijken of ik de lessen tot nu toe een beetje gevolgd heb en jou idee snap. Het is wel duidelijk, maar waarom zouden die schadelijke retrotranspons niet gewoon weggeselecteerd kunnen worden zoals alle schadelijk DNA of het nou een enkele base is of een hele rist of zelfs een heel gen weggeselecteerd wordt? Ons genoom maakt zich toch niet druk om Type I en of Type II fouten zeg maar? Fout is fout, toch? Lijken die dingen dan zo op mekaar dat ze niet te herkennen zijn, hoewel ze wel verschillende effecten kunnen hebben?

Trouwens, die rol in de embryonale ontwikkeling is fascinerend, zeker als het klopt wat Gage en Muorti suggereren- en het sluit ook goed aan bij hun suggestie (en wat mensen als Swaab hebben ontdekt): individuele verschillen worden kennelijk al heel vroeg vastgelegd.

Verder: misschien heb ik het gemist, maar hoe wordt al dat vreemde knip en plakwerk ueberhaupt herkend? Overdracht in de germlijn stel ik me heel erg primitief voor: het origineel blijft achter en het copie wordt door gegeven. bij een a4tje heb je het origineel nodig om te kijken of het copie klopt. Of is dat een totaal verkeerde analogie? Zo ja, begin dan niet eens aan een uitleg!

Overigens vraag ik me nog steeds af in hoeverre dat vouwverhaal (zie Nora et al etc) hier niet relevant is: zo'n jumping kan zich daardoor niet zo maar overal tussen plakken lijkt me. (Marleen had het er terloops over dat er ook een voorkeur bestaat om tussen bepaalde sequenties te gaan zitten. Of verzin ik dat nou zelf? ;-)

peter borger zei

Ik heb de tijd van mijn leven.

Lees mijn boek en je zult begrijpen waarom...

PB

peter borger zei

Schadelijke retrotransposons hopen op als licht negatieve mutaties. Uiteindelijk krijg je een genomic meltdown. Lees het boek van John Sanford.

Heeft Gert dat boek niet ergens besproken? Hij leest en bspreekt nogal veel toch?
PB

harry p zei

@ PB

misschien wist gert ook al dat 'Sandford's position is rejected as pseudoscience by most geneticists and biologists!'aldus wikipedia

gert korthof zei

Harry, Genetic Entropy & the Mystery of the Genome, is niet een intelligent design boek en is geen pseudoscience, hoogstens zeer eigenwijze onorthodoxe wetenschap. moet ik nog reviewen. Verder is hij volgens wiki een young earth creationist. zielig voor iemand met zulke capaciteiten!

harry p zei

rechtzetten dus gert. ook op wikipedia!
intrigerende titel. Genoeg mysteries in dat genoom zou ik zeggen. Ben benieuwd!

Rob van der Vlugt zei

'Sandford's position is rejected as pseudoscience by most geneticists and biologists!'

Als dat zo is dan is dat zo. Het is de vraag of er een enquete is gehouden onder biologen en genetici. En als dat zo is blijft het de vraag of de meeste genetici en biologen het bij het rechte eind hebben.
Wat ik zelf wel eens zou willen weten is of zijn 'Mendels Accountant' deugdelijk in elkaar steekt.

http://sourceforge.net/projects/mendelsaccount/

harry p zei

gert, rob, peter
wat Sandford verder ook mag geloven en wat niet, hij kan nog wel goede argumenten hebben verder.
ik heb ook alleen maar doorgegeven wat Wiki over de man zegt. Verder ken ik hem niet. Ben dus benieuwd.

gert korthof zei

Harry, Rob,
Mendels accountant is inderdaad mede door jcsanford geschreven. daar heeft hij geen geheim van gemaakt.
Zie echter onder:
User Reviews
Be the first to post a review of Mendel’s Accountant!
Er is nog geen review van geschreven.

Maar de software staat los van zijn boek, waarvan in 2008 een 3e editie is verschenen. De eerste zag er een beetje uit als een 'draft' versie.
de ellende is dat het boek onderwerp is geworden van een ideologische religieuze strijd, er is zgn Classroom Edition door Feed My Sheep Foundation uitgegeven! Creationisten gaan er mee aan de haal. Lieve help! Dit boek zou wetenschappelijk geanalyseerd moeten worden! Van zijn kant moet Sanford zijn stelling in peer-reviewed biologische tijdschriften publiceren. Zo lang dat niet het geval is, zal er ook geen peer-review komen.
Alleen het laatste hoofdstuk gaat over zijn religieuze positie. Dat had hij beter niet kunnen doen. Want we weten toch wel dat hij een YEC is.

Rob van der Vlugt zei

"Mendels accountant is inderdaad mede door jcsanford geschreven."

Klopt Gert. En ene J. Baumgardner en ene Wesley Brewer.
Enig zoekwerk op deze namen doet bij mij toch belletjes rinkelen.