Giftige genen: nieuwe manier om variatie in gifsamenstelling te onderzoeken tilt gifonderzoek naar hoger niveau

Een internationaal team van wetenschappers, onder leiding van biologen Arie van der Meijden en Freek Vonk, heeft een vernieuwde, diervriendelijke manier gevonden om gifgenen te bestuderen. De techniek maakt het mogelijk om de unieke gifproductie te achterhalen van een breed scala aan giftige diersoorten.

Actievegenen

Een groep wetenschappers van de Vrije Universiteit Amsterdam (VU) en de Universiteit van Porto, gekoppeld aan Naturalis Biodiversity Center en Universiteit Leiden, heeft een nieuwe methode bedacht om de blauwdrukken voor eiwitten te vinden in schorpioenengif. Deze blauwdrukken weerspiegelen heel precies welke genen actief zijn bij de productie van gif. 

De gebruikte techniek heet transcriptomics. Dat is een bestaande methode waarbij naar patronen van genexpressie kan worden gekeken. Op deze manier kunnen de onderzoekers kijken welke genen ‘aan’ staan bij de productie van gif. Het unieke van de nieuwe aanpak is dat de techniek voor het eerst succesvol is toegepast op het gif zelf, in plaats van op het gifklierweefsel. Dit betekent dat dieren niet langer opgeofferd hoeven te worden om de genexpressie van de gifklier te bestuderen. De methode biedt tal aan nieuwe mogelijkheden voor gifonderzoek.

Wie staat’aan’?

“Dankzij deze techniek kunnen we heel precies zien welke genen actief zijn op verschillende momenten tijdens de gifproductie”, vertelt Freek Vonk, hoogleraar aan de VU en onderzoeker bij Naturalis. “Deze momentopname maakt het mogelijk om voor het eerst te bestuderen hoe verschillende invloeden, zoals voeding, seizoen en leeftijd, de gifproductie in een enkel individu beïnvloeden.”

Het is daarom nu mogelijk te onderzoeken welke variatie in het gif bestaat, en welke factoren deze variatie kunnen beïnvloeden. “Ieder gif bevat tientallen tot meer dan honderd verschillende gifstoffen, ook wel toxines genoemd. De gifklier produceert deze toxines. Na een beet of steek kunnen die een giftig effect hebben op verschillende systemen, zoals de zenuwuiteinden of bloedcirculatie”, legt Vonk uit. 

Schoongif

“De gifproductie werkt anders bij verschillende giftige dieren” legt Mátyás Bittenbinder uit, gifexpert en tevens promovendus bij Naturalis en de VU. “Sommige dieren, zoals slangen en duizendpoten, hebben gifproducerende cellen die hun gif afgeven aan de opslagruimte in de gifklier in kleine blaasjes, wat resulteert in een relatief ‘schoon’ gif. Andere dieren, zoals schorpioenen, laten hun gifkliercellen in stukjes ‘afknijpen’ of zelfs volledig uit elkaar vallen in de gifopslagruimte, en produceren zo een gif dat veel celresten bevat. En in die celresten zitten de stoffen waarop je die transcriptomics-methode kan bedrijven: het in kaart brengen welke genen aan staan om welke eiwitten te maken”, vervolgt Bittenbinder.

“De wijze van gifproductie verklaart waarschijnlijk waarom de nieuwe techniek bij slangen niet werkt”, legt Arie van der Meijden uit. Hij is onderzoeker bij de Universiteit van Porto en bedenker van de vernieuwde aanpak. “Daarentegen maakt de techniek het nu mogelijk om de gifvariatie door de tijd te bestuderen in een groot aantal giftige dieren die nog niet tot nauwelijks onderzocht zijn, zoals schorpioenen, vissen en zelfs het vogelbekdier.”