DNA is de blauwdruk van het leven. Het bevat de instructies voor hoe ons lichaam werkt en groeit. Maar hoe is DNA ontdekt, en wat doet het precies? De studie van de genetica begon aan het eind van de 19e eeuw, toen onderzoekers zich gingen verdiepen in biologische overerving. Vandaag de dag leren wetenschappers nog elke dag meer over onze genen; van het decoderen van het eerste menselijke genoom tot het maken van synthetisch DNA in een computer, aan ontdekkingen over DNA geen gebrek. Lees verder voor meer informatie over dit intrigerende onderwerp en de implicaties ervan voor toekomstig onderzoek.
Wat is DNA?
DNA staat voor desoxyribonucleïnezuur. Het zijn de biologische moleculen die de instructies bevatten voor hoe ons lichaam groeit en functioneert. Het DNA bestaat uit vier verschillende soorten moleculen, nucleotiden genaamd. De nucleotiden bevatten groepen atomen, basen genaamd, die ofwel adenine, guanine, cytosine of thymine zijn. Een reeks van deze nucleotiden is als een zin die bestaat uit een combinatie van letters.
Deze zin is de code die wordt gebruikt om eiwitten te maken, de moleculen die essentieel zijn voor het leven en betrokken zijn bij bijna elk proces in het lichaam. Vanwege de centrale rol die het speelt in alle levende wezens, wordt DNA vaak beschreven als het belangrijkste molecuul die ooit is ontdekt.
Het decoderen van het genoom
Het genoom van een organisme is de volledige set DNA. Om het genoom te decoderen, bepalen wetenschappers de volgorde van het DNA in een organisme en gebruiken dan computerprogramma's om de ruwe gegevens te analyseren en om te zetten in een bruikbaar formaat. Vervolgens kunnen zij de DNA sequentie van het ene organisme vergelijken met die van een ander organisme om te zien hoe de twee aan elkaar verwant zijn. Met moderne technologie is er heel wat mogelijk met het analyseren van biochemische stoffen zoals bij GC Biotech.
Onderzoekers waren bijvoorbeeld in staat de genomen van mensen en chimpansees, twee soorten die zeer nauw aan elkaar verwant zijn, te sequentiëren. Zij ontdekten dat de twee genomen voor 99% identiek zijn, wat betekent dat veel genetische informatie op beide soorten kan worden toegepast.
Hoe wordt DNA opgeslagen?
Voordat de sequentiebepaling van het menselijk genoom mogelijk werd, moesten onderzoekers het DNA in de celkern fysiek scheiden. Daarna gebruikten ze chemicaliën om het DNA te extraheren. Zodra zij het DNA hadden geëxtraheerd, gebruikten zij machines om de strengen DNA te vinden en te scheiden. Vervolgens gebruikten zij chemicaliën om fluorescerende moleculen aan de DNA strengen te bevestigen.
De onderzoekers gebruikten vervolgens een camera om foto's te maken van de gloeiende DNA strengen. Zo konden zij het DNA via een computerprogramma "lezen" en omzetten in een leesbaar formaat. Tegenwoordig gebruiken wetenschappers een techniek die PCR heet om het DNA te sequentiëren. PCR staat voor polymerase kettingreactie, waarbij enzymen worden gebruikt om de twee strengen DNA te scheiden en vervolgens van elke streng een nieuwe kopie te maken. Hierdoor kunnen wetenschappers veel meer DNA sequencen dan mogelijk was toen het Menselijk Genoom Project nog van start ging.
Hoe ziet DNA eruit?
DNA is een lange streng van nucleotiden, die met elkaar verbonden zijn door een waterstofbrug. De nucleotiden zijn adenine, guanine, cytosine en thymine, afgekort A, G, C en T. De nucleotiden zijn verbonden met een suiker- en fosfaatgroep om twee strengen DNA te vormen met een ruggengraat van suiker- en fosfaatgroepen. Waterstofbruggen tussen de strengen houden de twee strengen bij elkaar.
Wanneer DNA wordt uitgerekt, is elke streng ongeveer twee meter lang. De DNA-molecule heeft de vorm van een gedraaide ladder. De twee strengen zitten aan elkaar vast op de sporten van de ladder. Wanneer het DNA in zijn normale vorm wordt opgesteld, vouwt het zich in de vorm van een X. De twee strengen DNA worden bij elkaar gehouden door waterstofbruggen, en deze bruggen zijn de gebieden waar het DNA het meest waarschijnlijk zal breken tijdens een mutatie.
Waarom is DNA zo belangrijk?
DNA is de blauwdruk van het leven. Het bevat de instructies voor hoe ons lichaam groeit en functioneert, en het DNA van elke persoon is anders. Dit betekent dat hoewel mensen bepaalde eigenschappen kunnen delen, zoals de kleur van de ogen, ze niet precies hetzelfde zijn.
Je genen bepalen bijvoorbeeld of je krullend of steil haar hebt. Dat komt omdat mensen met krullend haar andere genen hebben dan mensen met steil haar. Je genen bepalen ook of je bepaalde ziekten of aandoeningen hebt, zoals diabetes. Er is een genetische test voor bijna elke ziekte en aandoening. Het is belangrijk om een genetische test te doen voordat je kinderen krijgt, omdat sommige ziekten erfelijk zijn. Dit betekent dat als je de ziekte hebt, er een grote kans is dat je kind het ook zal hebben. Een genetische test kan jou vertellen of jouw kind een bepaalde ziekte zal krijgen.
Soorten DNA: RNA en eiwitten
DNA bevat de genetische instructies die worden gebruikt om eiwitten te maken. Eiwitten zijn verantwoordelijk voor het uitvoeren van de meeste functies in het lichaam, van het bouwen van nieuwe cellen tot het vervoeren van zuurstof door de bloedbaan. Eiwitten zijn gemaakt van aminozuren, en het DNA codeert welke aminozuren in een eiwit moeten worden opgenomen via de volgorde van A, G, C en T nucleotiden langs de DNA-streng. Zodra het DNA is omgezet in RNA, wordt de RNA-molecule gebruikt om eiwitten te maken door een specifieke volgorde van aminozuren te volgen. Om een zo goed mogelijk resultaat te krijgen bij het werken met DNA en RNA heb je gespecialiseerde laboratorium apparatuur nodig zoals dat van CleanNA.
Het Menselijk Genoom Project
Het Menselijk Genoom Project begon in 1990 met het doel het DNA van het menselijk genoom te sequencen. Dit project was een internationale onderzoeksinspanning die wetenschappers van over de hele wereld samenbracht om het volledige menselijke DNA in kaart te brengen.
Onder leiding van het Amerikaanse ministerie van Energie en de National Institutes of Health begon het project met het doel de volledige DNA sequentie van het menselijk genoom te bepalen, met inbegrip van de precieze volgorde van de nucleotiden binnen een DNA molecuul. Hierdoor zouden wetenschappers beter kunnen begrijpen hoe genetische variatie het risico op menselijke ziekten beïnvloedt, hoe de DNA-sequentie tussen individuen varieert en welke rol zeldzame genetische varianten spelen bij de ontwikkeling van menselijke eigenschappen.
Het project werd voltooid verklaard in 2003, toen onderzoekers de sequentie van het menselijk genoom publiceerden. Het Human Genome Project (Menselijk Genoom Project) heeft wetenschappers een beter inzicht verschaft in de biologische basis van menselijke gezondheid en ziekte, inclusief de ontdekking van nieuwe genen die verband houden met erfelijke ziekten, de identificatie van genetische variaties die verband houden met een reeks kenmerken, zoals oogkleur en bloedgroep, en de ontwikkeling van nieuwe technieken en technologieën voor DNA sequentiebepaling en genetische analyse.
