Check je eigen genoom

Yes, eindelijk! Ik kan mijn eigen genoom decoderen. Vorige maand berichtte The New York Times over dr. Stephen R. Quake (Stanford University) die een manier had om voor het luttele bedrag van $5.000 een menselijk genoom te ontrafelen.

Even een opfrissertje: het genoom is de complete set genen waarin alle biologische informatie zit die we bij onze geboorte (lees: verwekking) mee hebben gekregen. Ofwel, dit dachten we tot een paar jaar geleden. Genen bestaan uit DNA. DNA komt in 4 soorten puzzelstukjes (A, T, G en C) die achter elkaar een code vormen. Een stuk code dat voor één eiwit codeert noemen wij een gen. Bij de mens is DNA opgewikkeld in 46 unieke chromosomen. Hoe zijn die enorme strengen DNA (die wel 0,7 cm lang kunnen zijn) opgerold, zo dat ze niet in de knoop raken? Om te beginnen zijn ze gedraaid tot een dubbele helix, daardoor draaien ze ook nog eens tot een wikkel en die worden weer om grote eiwitten gedraaid. Die eiwitten heten histonen. Nu is het leuke dat er sinds een jaar of 10 het vermoeden is dat die histonen een grotere rol spelen bij de (overdracht van) genetische informatie dan we altijd dachten. Men dacht altijd dat die rol er niet was en dat DNA het enige was dat belangrijk was. Histonen spelen ook een rol, maar misschien later daar meer over.

Stephen Quake, PhD

Dr. Quake heeft nu een machine, de Heliscope Single Molecule Sequencer, die het genoom van een mens in vier weken kan ontrafelen (met hulp van drie mensen). Het apparaat kost nu nog een miljoen dollar en “het sequencen van een genoom kost over twee of drie jaar nog maar $1.000”, zegt dr. Quake. Over een tijdje zal ik dus nóg goedkoper uit zijn!

Voordelen van een uitdraai van je genoom? Je verzekeraar zou je uit kunnen sluiten van bepaalde verzekeringen. Dat is vooral mijn grootste bezwaar tegen medische tests voor andere doeleinden gebruiken dan je eigen gezondheid. Onderzoekers daarentegen proberen al decennia complexe aandoeningen als kanker, Alzheimer en diabetes te lijf te gaan.

Het is nu niet alsof dit fantastisch vernieuwend onderzoek is. Er zijn al een aantal fatsoenlijke methodes om een streng DNA af te lezen, maar dat vergde veel tijd en geld. Nu, met de komst van Quake’s machine, worden beiden minder. Met meer informatie zouden we ook veel sneller en beter op zoek kunnen gaan naar kwaadaardige genen.

Van nog maar zeven mensen is het menselijk genoom compleet ontrafelt. Ofwel, alle mensen die mee hebben gedaan aan het Human Genome Project niet meegeteld. Die mensen zijn wel anoniem, en niet compleet. De mensen wiens genoom gedecodeerd is, zijn dr. J. Craig Venter (een pionier in het decoderen van DNA); dr. James D. Watson (de mede-ontdekker van de dubbele helix van DNA); twee Koreanen; een Chinees; een Nigeriaan en een slachtoffer van leukemie. Het genoom van dr. Quake is dus het achtste complete genoom. Wie wordt nummer negen?

Kunst met Scheikunde

Je dacht dat de Scheikundejongens en hun fan(s) vreemd waren omdat ze voor hun lol een paar kristallen groeien? Gelukkig zijn er altijd mensen die het veel gekker maken. Neem de Britse kunstenaar Roger Hiorns. Meneer Hiorns is fan van kopersulfaat. Hij heeft hetzelfde gedaan als wij, maar dan op een iets grotere schaal. Hij heeft eerst een flat waterdicht gemaakt om deze vervolgens vol te gieten met een hete, verzadigde kopersulfaat oplossing. Daarna is het een kwestie van laten afkoelen, wachten en het water weg laten lopen. Het prachtige resultaat zie je hier, en meer info lees je hier en hier. Bekijk vooral ook onderstaande filmpjes!

Dit is hoe pentaceen eruit ziet

De hele scheikunde-blog-community heeft het erover! Er is een fantastisch experiment gedaan met ‘atoomkracht microscopy’ (AFM voor intimi). Ikzelf ben oprecht onder de indruk, omdat ik nog nooit zo duidelijk atomen kon onderscheiden op wat voor microscopie afbeelding van ook.

Voor hen die niet zo heel bekend zijn met al het gezeik dat komt kijken bij electronenmicroscopie en AFM: dit experiment is uitgevoerd bij 5 kelvin (dat is -268.15 graden C) en niet bij gewoon vacuüm, niet bij een hoog vacuüm, maar bij ultrahoog vacuüm! Een naald met een punt van ongeveer 1 atoom (soms per ongeluk 2 of 3 atomen) dik gaat langzaam over een oppervlak heen. Klassiek is dat een ongelooflijk vlak metaal. Een paar decennia geleden in 1989, toen AFM nog nieuw en hip was, heeft IBM dit plaatje gemaakt bij wijze van show off.

IBM
Een show off van IBM die zegt 'kijk eens hoe wij met losse atomen spelen'

Nu is er uit een samenwerking met het IBM Laboratorium in Zurich, Zwitserland en het Debye Instituut voor Nanomaterials Science van de Universiteit Utrecht een artikel in Science verschenen: “The Chemical Structure of a Molecule Resolved by Atomic Force Microscopy“. Hoe gaaf is dat? Dit is typisch een artikel waar bloed, zweet en tranen in zitten en waar alle tekst alleen interessant is voor de mensen die het na willen doen. Wat écht interessant is, is het volgende plaatje:

Afbeelding uit het beschreven artikel. Linksboven een computeranimatie van hoe wij theoretisch organische moleculen zien. Rechtsboven hoe je pentaceen zou zien met electronenmicroscopie. Over zien we zupergave afbeeldingen van pentaceen met de AFM.
Afbeelding uit het beschreven artikel. Linksboven een computeranimatie van hoe wij theoretisch organische moleculen zien. Rechtsboven hoe je pentaceen zou zien met electronenmicroscopie. Onder zien we supergave afbeeldingen van pentaceen met de AFM.

Dit lijkt een enorm suf plaatje, maar ik kan me niet herinneren dat de mens er ooit zo duidelijk in geslaagd is afbeeldingen van organische atomen te maken. Het linkeronder plaatje is het belangrijkst (en gaafste) uit het hele artikel. Voor de duidelijkheid: wat we hier gemeten hebben is de aantrekkingskracht tussen de punt van de naald van de AFM en het molecuul, minus de afstotingskracht tussen de naald en de individuele atomen.

Als wij aan organische moleculen denken, denken we meer aan de linksboven afbeelding. Linksonder is de werkelijkheid: de bolletjes (atomen) zijn wat meer uitgesmeerd en er is duidelijk meer ‘iets’ aan de uiteinden van het molecuul (want het is daar lichter) dan in het midden. Stel je voor, een duidelijker en directer bewijs van hoe pentaceen eruit ziet, is er gewoonweg niet. Diep respect voor de makers van de afbeelding. Wauw.

Dit is wat de mensen van de Periodic Table of Videos ervan vinden.

Kristallen kweken: de resultaten

Een tijdje terug schreven we over het groeien van kristallen. Nou is het vervelende van scheikundigen dat ze ergens niet alleen over willen schrijven, maar dat ze dat ook willen doen. En zo geschiedde: onze grootste fan Freddy begon met het groeien van mooie blauwe kopersulfaatkristallen (CuSO4 × 5 H2O, wit kopersulfaat bestaat ook, maar bevat geen kristalwater) en ondergetekende stortte zich op aluin.

Op onderstaande foto zie je drie kristallen, twee van aluin en een van kopersulfaat. De aluinkristallen zijn ongeveer een halve centimeter groot, het kopersulfaat kristal ongeveer een centimeter. Het is opmerkelijk dat de vrijwel alle aluinkristallen de hexagonale vorm van het kristal links hadden. Er is maar één kristal gevormd met de vorm van de middelste. Dat betekent dat dus dat aluin meerdere kristalroosters kan hebben!

Links en midden: aluin, rechts: kopersulfaat

Verder lezen Kristallen kweken: de resultaten

Periodieke Scrabble (r)

Sinds jaar en dag ga ik naar een bepaald zomerkamp waar zich een flinke schare nerds verzameld. Op dat kamp ben ik tegenwoordig leiding en deze zomer speelden we onder andere een “record-kermis”. Elke leiding heeft een uitdaging en alle kinderen kunnen langs de leiding om een record te vestigen. De persoon met de meeste records na 2 uur spelen, wint. Wie kan er het langs een bal tussen z’n schouderbladen balanceren, noem zoveel mogelijk decimalen van pi in één minuut (op de goeie volgorde natuurlijk), schat zoveel mogelijk grote getallen (hoeveel liter water is er op aarde; noem de orde van grootte) en maak van de afkortingen in het periodiek systeem der elementen woorden.

Periodic Scrabble

Die laatste uitdaging was (natuurlijk) van mij. De regels waren dat elke afkorting maar één keer gebruikt mag worden, langere woorden leveren meer punten op dan korte en volzinnen bonuspunten. Owja, en de woorden moeten allemaal Nederlandse woorden zijn (volgens dezelfde regels als Scrabble). Het resultaat:

CoBRa, BON, TIn IS BrOOs, ScHAt, NiCoTiNe, HoEr, BiNaIr, RuSLaNd, SeKS, LaAg, BOs, KaAs, GeEsTeN MoGeN eErST PaReN pAs Na RuTh, CaNNaBiS, THC, TaBaK, AcNe, PoEs.

Hier zitten natuurlijk wel dubbele elementen in, omdat dit het resultaat is van 2 uur brainstormen. Ik was het meest onder de indruk van de woorden NiCoTiNe, BiNaIr, RuSLaNd en CaNNaBiS. Wel typisch dat deze woorden de langste zijn.

NB: Weten jullie nog andere Nederlandse of Engelse woorden? Wederom leveren volzinnen meer punten op.