DNA, chromosomen en genexpressie

We horen de hele tijd over DNA, of het nu in een nieuwsbericht is of in de nieuwste misdaadshow op tv. Maar wat is DNA nu precies? Waar wordt het gevonden? Waarom is het belangrijk? Om deze vragen te beantwoorden, moeten we een kijkje nemen in onze cellen.

DNA is opgeslagen in chromosomen

Ons lichaam bestaat uit triljoenen cellen. Elke cel bevat een aantal verschillende organellen die allemaal een belangrijke rol spelen bij het functioneren van de cel, zoals het afbreken van afvalstoffen of het produceren van energie.

De celkern is het belangrijkste organel, en hier vinden we ons DNA (desoxyribonucleïnezuur) dat strak is opgeborgen in structuren die chromosomen worden genoemd. Chromosomen zijn lange draadvormige structuren, gemaakt van een DNA-molecuul en eiwit. Tijdens de celdeling rollen de chromosomen zich strak op tot X-vormen en zijn ze beter zichtbaar onder een microscoop. Menselijke cellen hebben 23 paar chromosomen.

DNA is georganiseerd in genen

Elk chromosoom is opgebouwd uit een DNA-molecuul, maar hoe ziet een DNA-molecuul er eigenlijk uit en hoe slaat het informatie op?

Een DNA-molecuul bestaat uit een reeks nucleotiden, gerangschikt in 2 strengen die op een ladder lijken en in elkaar draaien om een dubbele helix te vormen.

Nucleotiden zijn opgebouwd uit een base, een suiker en een fosfaat. De 4 basen – adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T) – paren aan elkaar (A aan T en G aan C). Het is de volgorde van deze basenparen die de informatie levert die nodig is voor de groei en ontwikkeling van ons lichaam. Het kan helpen om de basen voor te stellen als letters in het alfabet die woorden vormen wanneer ze in een bepaalde volgorde staan. Deze ‘woorden’ worden genen genoemd en fungeren als een set instructies voor onze cellen.

Genexpressie

Omdat het menselijk genoom is gesequenced, weten we dat mensen ongeveer 25.000 genen hebben. Elk gen levert de instructies voor een uniek eiwit (en soms voor vele versies van dat eiwit). Wanneer een gen in een cel eiwitten produceert, zeggen we dat het gen tot expressie komt.

Genexpressie verloopt in 2 hoofdfasen. Eerst lezen gespecialiseerde celstructuren het gen en gebruiken deze informatie om een moleculaire boodschap te produceren in de vorm van een mRNA-molecuul (messenger ribonucleic acid) – dit proces wordt transcriptie genoemd. Vervolgens verplaatst de mRNA-molecule zich van de kern naar het cytoplasma van de cel. Een ribosoom leest de boodschap en produceert een eiwit dat precies overeenkomt met de instructies die in het gen zijn gecodeerd – dit proces wordt translatie genoemd

Elke cel in uw lichaam (behalve geslachtscellen) bevat hetzelfde DNA en dus ook dezelfde genen. Niet elk gen komt echter in elke cel tot expressie. Wanneer een bepaald gen tot expressie komt, zeggen we dat dit gen “aan” is. Als een gen aan staat, maakt het eiwitten aan die de werking of ontwikkeling van het organisme op een of andere manier beïnvloeden.

Het beslissen of een gen aan of uit staat, is een zeer specifiek en complex proces. Het wordt geregeld door signalen van binnen en buiten de cellen en resulteert in de ongelooflijke diversiteit van cellen die we in ons lichaam zien. De genen die coderen voor spiereiwitten zoals actine en myosine komen bijvoorbeeld alleen tot expressie in spiercellen en niet in de andere cellen in uw lichaam, ook al zijn de genen in die andere cellen aanwezig.