Biotech & leven › Synthetische biologie & kunstmatig DNA
Compleet genoom van Zuid-Pacifische albacore-tonijn in kaart gebracht
Chinese onderzoekers hebben het complete DNA van de Zuid-Pacifische albacore, een commercieel belangrijke tonijnsoort, tot op chromosoomniveau ontrafeld. De genetische blauwdruk moet helpen om de vis beter te beschermen tegen overbevissing en klimaatverandering.
Een team van de Shanghai Ocean University heeft voor het eerst een vrijwel compleet genoom samengesteld van de Zuid-Pacifische albacore (Thunnus alalunga), een tonijnsoort die wereldwijd veel wordt bevist voor consumptie. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in het tijdschrift Scientific Data van uitgeverij Nature. Het gaat om een van de meest gedetailleerde genoomkaarten die ooit van deze vis zijn gemaakt.
Albacore leeft in subtropische en gematigde wateren over de hele wereld en is economisch belangrijk voor de visserij. Toch was er tot nu toe weinig gedetailleerde genetische informatie over de soort beschikbaar. Die kennis is essentieel om te begrijpen hoe de vispopulaties zich ontwikkelen, hoe ze reageren op een opwarmende oceaan en hoe visserijbeheer daarop kan worden afgestemd.
Een puzzel van 800 miljoen DNA-letters
Voor de genoomassemblage gebruikten de wetenschappers twee aanvullende technieken. Eerst lazen ze het DNA uit met PacBio HiFi-langeread-sequencing, waarmee lange, nauwkeurige stukken erfelijk materiaal tegelijk kunnen worden afgelezen. Vervolgens gebruikten ze Hi-C, een techniek die laat zien hoe DNA-strengen in de celkern driedimensionaal zijn opgevouwen. Die informatie helpt om losse DNA-fragmenten in de juiste volgorde en op de juiste chromosomen te plaatsen.
Het resultaat is een genoom van ongeveer 809 miljoen baseparen, verdeeld over 24 pseudochromosomen. Maar liefst 99,85 procent van alle DNA-stukken kon met behulp van de Hi-C-data op de juiste chromosomen worden geplaatst. Dat is een opvallend hoog percentage en wijst op een zeer betrouwbare en samenhangende reconstructie van het genoom.
Vrijwel foutloos en rijk aan genen
Om de kwaliteit van de assemblage te controleren, gebruikten de onderzoekers de zogeheten BUSCO-methode, die nagaat of een vaste set genen die bij vrijwel alle gewervelde dieren voorkomt, ook daadwerkelijk terug te vinden is in het nieuwe genoom. Bij de albacore werd 99,40 procent van die genen aangetroffen, een teken dat het genoom nagenoeg compleet is.
In totaal identificeerden de onderzoekers 24.432 eiwitcoderende genen, waarvan 99,74 procent een functie kon worden toegekend. Verder bleek bijna 30 procent van het genoom, ruim 235 miljoen baseparen, te bestaan uit repeterende DNA-sequenties: stukken erfelijk materiaal die zichzelf herhalen en vaak een rol spelen bij de evolutie en organisatie van het genoom.
Waarom deze tonijn ertoe doet
Volgens de onderzoekers biedt het nieuwe genoom een waardevol hulpmiddel voor toekomstig onderzoek naar de evolutie, populatiestructuur en genetische diversiteit van de albacore. Die kennis is hard nodig, want de soort staat onder druk door zowel visserij als klimaatverandering, die de temperatuur en zuurstofgehaltes van de oceanen verandert. Met een gedetailleerde genetische kaart kunnen beleidsmakers en visserijbeheerders straks beter inschatten hoe kwetsbaar afzonderlijke populaties zijn en welke beschermingsmaatregelen nodig zijn om overbevissing te voorkomen.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Een gedetailleerd genoom van de albacore geeft wetenschappers een precies instrument om populaties te volgen, inteelt te herkennen en de impact van klimaatverandering op deze tonijnsoort te voorspellen. Dat kan uiteindelijk leiden tot slimmer visserijbeheer en betere bescherming van een vissoort die wereldwijd op het menu staat.
- Genoomassemblage
- Het samenvoegen van miljoenen losse stukjes gelezen DNA tot één samenhangende reconstructie van het volledige erfelijk materiaal van een organisme.
- Hi-C
- Een laboratoriumtechniek die in kaart brengt hoe DNA in de celkern driedimensionaal is opgevouwen, waardoor DNA-fragmenten aan het juiste chromosoom kunnen worden toegewezen.
- Langeread-sequencing
- Een sequencingmethode, zoals PacBio HiFi, waarbij lange aaneengesloten stukken DNA in één keer worden afgelezen, wat de puzzel van het samenstellen van een genoom sterk vereenvoudigt.
- Pseudochromosoom
- Een reconstructie van een compleet chromosoom die is opgebouwd uit los gesequencede DNA-fragmenten die met technieken als Hi-C in de juiste volgorde zijn gelegd.
- BUSCO-analyse
- Een controlemethode die nagaat of een vaste set genen die bij verwante diersoorten altijd voorkomt, ook terug te vinden is in een nieuw samengesteld genoom, als maat voor de compleetheid ervan.
- N50-waarde
- Een statistische maat voor de kwaliteit van een genoomassemblage: de lengte van het kortste DNA-fragment in de reeks langste fragmenten die samen de helft van het genoom vormen. Hoe hoger de N50, hoe minder gefragmenteerd de assemblage.
- Functionele annotatie
- Het proces waarbij aan gevonden genen een vermoedelijke biologische functie wordt toegekend, bijvoorbeeld op basis van vergelijking met bekende genen van andere soorten.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
