Encyclopedie van de evolutiebiologie

Prof. Nico M. van Straalen (2019)

Gepubliceerd op 09-09-2019

Gensturing

betekenis & definitie

Mechanisme dat leidt tot verandering van allelfrequenties als gevolg van het feit dat één van de allelen preferent overerft en gaandeweg andere allelen vervangt

Bij gensturing (Engels: “gene drive”) is de overerving niet-mendeliaans en de verandering van allelfrequenties vindt plaats zonder natuurlijke selectie. Het is dus een non-darwiniaans evolutieverschijnsel.

Er zijn verschillende moleculaire mechanismen die gensturing veroorzaken. Eén daarvan is genconversie bij de meiose, wat ook bekend is als meiosesturing (Engels: “meiotic drive”). Een sequentie van het ene chromosoom wordt geconverteerd met de homologe sequentie op het andere chromosoom als voorbeeld. Een heterozygoot Aa die normaal n gameten zou maken, evenveel A als a, produceert bij gensturing nk gameten van A en n(1–k) van a, waarbij k, een maat voor het sturend effect, ligt tussen 0,5 en 1. Behalve via genconversie kan gensturing ook veroorzaakt worden door transpositie of ongelijke crossing-over.

Het best bestuurde systeem is segregatieverstoring door het Sd-locus bij Drosophila. Mannelijke dieren die het Sd$$$^+$$$-allel op één chromosoom hebben maar niet op het andere produceren slechts de helft van de hoeveelheid sperma, omdat de zaadcellen met een Sd$$$^–$$$-allel worden vernietigd. Het gevolg is dat alleen Sd$$$^+$$$-sperma de eieren bevrucht, waardoor het allel zich snel verspreidt.

Gensturende allelen verspreiden zich echter niet onbeperkt, omdat er ook vaak fitness-nadelen aan verbonden zijn. Populatiemodellen wijzen uit dat om een populatie volledig "over te nemen" een gensturend allel eerst een drempelfrequentie moet bereiken; daaronder komt hij niet van de grond.

Gensturing staat in de belangstelling omdat het, vooral bij inzet van moderne genoomcorrectiesystemen zoals CRISPR-Cas9, een efficiënte manier is om natuurlijke populaties in een gewenste richting te veranderen, bijvoorbeeld muggen resistent te maken tegen de malariaparasiet.