In de manier waarop DNA zichzelf oprolt, zit een tweede erfelijke code verstopt die net zo goed aan evolutie onderhevig is als de code die we al kenden. Biologen voelden dat misschien al aan hun water maar computersimulaties van Leidse en Delftse fysici bewijzen dat het theoretisch ook echt kan, zo valt te lezen in PLOS One.

Dat DNA rolt zich in eerste instantie op tot zogeheten nucleosomen, met histon-eiwitten als kern. Elk nucleosoom bevat 147 basenparen, en tussen twee nucleosomen zit telkens een sliertje DNA dat niet is opgerold. De locatie van de nucleosomen is mede bepalend voor het gemak waarmee het DNA kan worden afgelezen en dus voor het tempo waarin het wordt vertaald naar nieuwe eiwitten.

Bij dat oprollen wordt de dubbele spiraal sterk vervormd, en van de basenvolgorde hangt af hoe gemakkelijk dat gaat. Logischerwijs bepaalt die basenvolgorde dus waar de nucleosomen komen te zitten, namelijk op de plek waar dat energetisch het minst ongunstig is.

Met computersimulaties hebben Helmut Schiessel, Behrouz Eslami-Mossallam en collega’s van het Lorentz-instituut voor theoretische fysica nu proberen te achterhalen of hier een ‘mechanische genetische code’ in verstopt kan zitten die min of meer los staat van de bekende drielettercode. In theorie kan dat, omdat bijna alle drielettercombinaties zijn te vervangen door een of meer alternatieven die zich mechanisch anders gedragen terwijl ze wél coderen voor hetzelfde aminozuur.

Als input gebruikten ze genetische kaarten van de gisten Saccharomyces cerevisiae en Schizosaccharomyces pombe. Van die soorten is bekend waar de nucleosomen in de praktijk komen te zitten. Bij de simulaties, die op basis van de mechanische eigenschappen van de aanwezige drielettercodes zochten naar een energetisch minimum, kwamen de nucleosomen op dezelfde plekken terecht. Het gebruikte algoritme deugt dus.

Bij volgende simulaties werden die drielettercodes stuk voor stuk vervangen door synoniemen om te zien waar de nucleosomen dán zouden komen te zitten. Dat blijkt in principe zo’n beetje overal te kunnen zijn, afhankelijk van wat je door wat vervangt. De mechanische code en de drielettercode zitten dus inderdaad op elkaar gestapeld, en binnen zekere grenzen kan de mechanische code zelfstandig evolueren.

Of dat in de praktijk ook gebeurt kun je met zulke simulaties niet bewijzen, maar de kans lijkt klein dat de natuur zich dit buitenkansje laat ontgaan.

bron: Universiteit Leiden, PLOS One