BIETS ARVSMASSA KARTLAGD

I januari i år uppnåddes en milstolpe inom den molekylära biologin. Då presenterades sekvensen av arvsmassan hos honungsbiet Apis mellifera. Biet är därmed det första husdjur som fått sitt DNA kartlagt.

Arvsmassan utgörs av DNA som är uppbyggt av strängar av kemiska beståndsdelar kallade nukleotider. Nukleotiderna är av fyra olika slag, förkortade A, C, G och T. Ordningen, eller sekvensen, av nukleotiderna utgör en kod som är unik för varje art och för varje individ. I varje cell ligger DNA förpackat som dubbelspiraler och är uppdelat i ett antal kromosomer. Vissa bestämda delar av DNA innehåller information som krävs för att ge upphov till proteiner av olika slag. En region hos DNA som kodar för ett protein kallas för en gen. Den totala samlingen av gener hos en organism kallas genom. Studier av DNA-sekvensen hos genomet ger information om vilka proteiner en art producerar, hur proteinerna är uppbyggda, samt ger i förlängningen en förståelse för hur organismen som helhet fungerar.

För drygt tio år sedan togs det viktiga beslutet att det mänskliga genomet skulle sekvensbestämmas. Eftersom vår arvsmassa består av inte mindre än 2700 miljoner nukleotider krävde detta arbete en enorm internationell satsning. Arbetet (kallat HUGO-projektet) fördelades på en rad länder, där även Sverige var inblandat, och beräknades ta ca 15 år. Sekvensen blev dock färdigställd tidigare än förväntat, mycket tack vare den metodutveckling som skedde. I dag utförs analysarbetet till stor del av robotar. För drygt två år sedan presenterades den färdiga DNA-sekvensen hos människa. Parallellt med människan sekvensbestämdes även genomen för bland andra jästsvamp, rundmask, bananfluga, några växter, samt för en rad olika mikroorganismer där genomen är betydligt mindre.

Den apparatpark som hade byggts upp kunde nu användas för att sekvensbestämma andra arters genom. I USA, där man satsat stora pengar på särskilda sekvenseringscentra, enades man efter mycket diskussioner om en prioriteringslista där fem arter valdes ut i första omgången. Tillsammans med schimpans, höna, sjöborre och ett mikroskopiskt djur kallat Tetrahymena, blev Apis mellifera utvald för analys. Det fördes fram många argument för att satsa på biet. Förutom den ekonomiska betydelse forskningen kring bin har för honungsproduktionen, är biet en viktig organism för jordbruket i stort genom pollineringen. Det beräknas att var 3:e tugga som amerikanen sätter i sig är direkt eller indirekt påverkat av biet. Det ekonomiska värdet av pollineringen i USA beräknas uppgå till hela 15 miljarder dollar årligen. Huvudargumentet för att sekvensera biet tycks dock ha varit dess betydelse som modellorganism för studier av mänsklig hälsa och sjukdom. NIH (National Institute of Health), USA:s statliga medicinska forskningsråd, stod därför för merparten av kostnaden för projektet, vilken uppgick till ca 8 miljoner dollar.

Här ett litet, litet utsnitt av biets genom. I förgrunden den dubbla DNA-spiralen med basparen som bryggor. Bakom syns litet av utskriften med de 4 baserna, A, C, T och G i olika kombinationer.

Biets arvsmassa visade sig bestå av ca 300 miljoner nukleotider, dvs. en storlek motsvarande en tiondel av människans DNA. “Avkodningsarbetet” av sekvensen återstår, men det lutar åt att biet har ca 13 000 gener. Detta kan jämföras med människan som har ca 30 000 gener. Ungefär 60 % av biets gener antas ha direkta motsvarigheter hos människa. Studier av biets arvsmassa kommer därför att ge kunskap om hur människan fungerar. De forskningsområden där biet anses få betydelse är bland annat inom neurobiologin (socialt beteende), antibiotikaresistens, immunitet och allergi, organutveckling och åldrande. Till detta skall läggas att kunskaper om biets arvsmassa ger möjligheter och förhoppningar om att komma tillrätta med biets egna sjukdomar, vilket inte minst i USA har en stor ekonomisk betydelse.

Sekvensbestämningen av biets DNA utfördes vid Baylor College of Medicine i Houston, Texas och tog ett år i anspråk.

Sven Carlsson

E-post: sven.carlsson@medkem.umu.se