Wat is genamplificatie?
Genamplificatie, ook bekend als genduplicatie of chromosomale duplicatie, is een cellulair proces waarin meerdere kopieën van een gen worden geproduceerd. Het resultaat is een amplificatie van het fenotype, of tot expressie gebrachte eigenschap, geassocieerd met het gen. Dit gebeurt meestal vanwege een ernstige genetische fout in een cel of groep cellen. Genamplificatie heeft ernstige implicaties voor de evolutiegeschiedenis en voor geneesmiddelresistentie in kankercellen, en het is een grote zorg in de biologie om vele aanvullende redenen.
De meeste gevallen van genamplificatie treden op tijdens een fout in homologe recombinatie, wanneer twee vergelijkbare DNA-strengen genetische informatie uitwisselen. Dit gebeurt tijdens veel genetische processen, maar komt het meest voor bij meiose, waardoor geslachtscellen worden geproduceerd en gerepliceerd. Retrotransposons dragen ook bij aan genduplicatie; het zijn genetische elementen die zichzelf kunnen versterken. De gedupliceerde genen zijn gevoelig voor mutatie, omdat mutaties van de gekopieerde genen in het algemeen geen afbreuk doen aan de gezondheid van het gastheerorganisme.
Hoewel het belang ervan voor evolutie wordt besproken, geloven velen dat genamplificatie een enorm belangrijk aspect van de evolutionaire geschiedenis is. Er zijn aanwijzingen dat het hele gistgenoom, de optelling van alle genetische informatie van de gist, in de relatief recente geschiedenis een gebeurtenis van genduplicatie heeft doorgemaakt. Planten ondergaan vaker genamplificatie dan dieren. Tarwe is bijvoorbeeld hexaploïde en bevat zes volledige kopieën van zijn genoom. Wanneer genen worden versterkt en eigenschappen worden versterkt, worden de versterkte eigenschappen geërfd door nakomelingen en doorgegeven aan volgende generaties; dit is een zeer belangrijke overweging in de evolutie.
Niet alle genamplificatie heeft echter een grote betekenis voor evolutie. Soms sterft de versterkte eigenschap met het enkele organisme dat de genduplicatie ervaart. Dit gebeurt wanneer een gen tot overexpressie wordt gebracht en de eigenschap waarvoor het codeert wordt uitgedrukt tot een niveau dat ongezond is voor het organisme. Het kan ook optreden wanneer de duplicatie plaatsvindt in een somatische cel in plaats van in een geslachtscel. De genetische informatie in somatische cellen wordt niet doorgegeven aan het nageslacht en presenteert zich dus niet in latere generaties.
Een van de meest onderzochte aspecten van genamplificatie is de rol ervan bij geneesmiddelresistentie bij sommige ziekten. Kankercellen, bijvoorbeeld, vertonen vaak aanzienlijke geneesmiddelresistentie vanwege amplificatie van het gen dat voorkomt dat de kankercellen de chemotherapeutische geneesmiddelen volledig absorberen. Specifiek vindt amplificatie plaats in een gen dat codeert voor een eiwit dat in staat is materialen selectief uit de kankercellen te pompen. Dit eiwit heeft de neiging chemotherapeutische middelen uit de cel te pompen, waardoor de behandeling in veel gevallen effectief wordt geneutraliseerd.
Vanwege zijn rol in zowel gezondheid als wetenschap wordt genamplificatie door velen beschouwd als een grote zorg voor het gebied van de biologie. Verdere informatie over het onderwerp kan leiden tot grote doorbraken in de studie van de oorsprong van veel soorten en van vele eigenschappen die die soorten bezitten. Het kan ook leiden tot genezing van een grote ziekte die miljoenen levens heeft geëist: kanker.