Is een DNA-profiel hetzelfde als het DNA-profiel?

Het zal je bekend zijn dat onlangs de moord op Marianne Vaatstra is opgelost. Met behulp van DNA-onderzoek onder 7000 mannen werd de dader geïndentificeerd.

Naar aanleiding hiervan kwamen er artikelen in de media waarin over DNA-profielen gesproken werd. De ene keer werd gesproken over het DNA-profiel en de andere keer over een DNA-profiel. ‘Het DNA-profiel van Jasper S. kwam exact overeen met het DNA-profiel  van materiaal dat op het lichaam van Marianne was gevonden.’ En ‘omdat er bij familieleden sprake kan zijn van hetzelfde profiel werd er van hen ook nog een ander profiel vastgesteld’.

Hier kon ik geen wijs meer uit. Ik ben wel chemicus maar geen biochemicus en daarom heb ik me er maar eens in verdiept om het voor mezelf duidelijker te krijgen wat er nou bedoeld wordt.  

Om te beginnen: wat is DNA?

DNA is een verzameling van 92 hele grote moleculen (ketens) bestaande uit aan elkaar geregen zogenaamde nucleotiden, in totaal ongeveer 6 miljard. Op de bijgaande afbeelding is een stukje te zien van een DNA-keten dat omstrengeld is met een andere DNA-keten. De bolletjes stellen de nucleotiden voor. Bij ieder bolletje hoort ook nog de helft van de brug die de twee DNA-ketens aan elkaar bindt.
 Er worden vier verschillende soorten nucleotiden gebruikt. Deze worden gesymboliseerd met A, C, G en T. Een klein stukje van een DNA-molecuul zou kunnen zijn: ATTCGTATACGGTCTATAGC 

De volgorde van de nucleotiden in de DNA-moleculen ligt voor ieder individu vast en is in alle cellen van dat individu gelijk en dat blijft zo gedurende het hele leven.

De volgorde van de nucleotiden is bepalend voor hoe een eiwit (proteïne) in de cellen wordt aangemaakt.
        Omdat een groot gedeelte van de eiwitten bij alle mensen gelijk is, verwacht je dat het DNA van mensen ook redelijk gelijk is. Dit is echter niet waar. Dat komt doordat maar rond 2% van het DNA gebruikt wordt voor het maken van eiwitten. De rest heeft geen duidelijke functie. Lange tijd dacht men dat het helemaal geen functie had, maar daar wordt langzaamaan anders over gedacht. In ieder geval lijken ze geen functie te hebben bij het maken van de eiwitten. In dat gedeelte, dat men voor het gemak junk-DNA noemt, zitten de grootste verschillen tussen de mensen.

Dus als je mensen wilt onderscheiden op grond van een stukje DNA, dan is het het beste om naar een stukje van dat junk-DNA te kijken. Je kan natuurlijk ook naar het DNA als geheel kijken maar dat is niet nodig als het erom gaat om iemand te identificeren.

               Vergelijk het met auto’s. Je kan auto’s identificeren door alles mee te nemen (kleur, merk, model, bouwjaar, kilometerstand, krassen, staat van de banden, het nummerbord etc. etc), maar je kan ook alleen het nummerbord nemen. Als je het er om gaat om een auto te identificeren dan kan je volstaan met het nummerbord. Dat is voor iedere auto anders. Je kan de rest aan kenmerken van een auto ook meenemen, maar dat is niet nodig.  

Zo is het ook met DNA-onderzoek. Als je weet dat een bepaald gedeelte van het junk-DNA van iemand en dat van materiaal gevonden op een slachtoffer gelijk zijn dan weet je dat de rest, het hele DNA, ook gelijk moet zijn. Je hoeft dus niet het hele DNA te onderzoeken om iemand te identificeren.

Dit gaat nog verder. Het gelijkstellen van twee stukken DNA wordt niet gedaan door de precieze volgorde van de nucleotiden te bepalen, hoewel dat wel zou kunnen. In de praktijk wordt naar een bepaald kenmerk van het stuk DNA gekeken. Het komt er daarbij op neer dat het stuk DNA volgens een bepaalde werkwijze in stukken wordt gehakt. Er ontstaan daarbij brokstukken waarvan de grootte afhankelijk is van de nucleotiden-volgorde.

De verzameling brokstukken is vaak al uniek genoeg om het stuk DNA te identificeren. En niet alleen dat. Die verzameling brokstukken is al uniek genoeg om te stellen dat het DNA als geheel van twee bronnen hetzelfde zijn of niet.
Alleen in het geval van familieleden is hierbij voorzichtigheid geboden en kan het nodig zijn om er nog een ander stuk DNA bij te nemen.

Het profiel dat je kiest (de verzameling brokstukken die je krijgt als je een bepaald gedeelte van het DNA volgens een bepaalde werkwijze in stukken hakt) zegt dus eigenlijk maar heel weinig over het DNA van iemand. Met een nummerbord alleen weet je ook maar weinig van een auto. (Er is natuurlijk ook ergens een databestand met meer informatie zoals merk, bouwjaar etc. maar dat is er niet voor DNA).

Het is wel mogelijk om alles over het DNA van iemand te weten te komen. Dan ga je ‘sequencen’. Dit is het bepalen van de exacte volgorde van alle nucleotiden. Als het DNA dan hetzelfde is dan heb je ook iemand geïdentificeerd.  Dat is voor zo’n onderzoek als in het geval van Marianne Vaatstra niet te doen en ook niet nodig. Ondanks alle enorme en spectaculaire ontwikkelingen die er geweest zijn op het gebied van sequencen is het nog steeds geen optie om dat te doen. Zo kost het binnen een paar jaar waarschijnlijk nog maar €1000 en een dag werk per sequentie van het niet-junk DNA van iemand. (5 jaar geleden duurde dat maanden en 20 jaar geleden duurde het jaren en kostte het vele miljoenen dollar per stuk).

Als je dus zegt dat het DNA-profiel gelijk is, dan kan je verschillende dingen bedoelen. Je kan bedoelen dat je een DNA-profiel hebt gemaakt en dat dat gelijk is aan zo’n profiel van elders aangetroffen DNA (het nummerbord is gelijk). Maar je kan ook bedoelen dat inderdaad het hele DNA, de hele nucleotiden volgorde, gelijk is (niet alleen het nummerbord, maar ook de kleur, de krassen etc. zijn gelijk). Je hebt daarbij evenwel geen enkel idee hoe die nucleotidenvolgorde in werkelijkheid is (je hebt geen idee wat de kleur van de auto, de krassen etc. zijn).

Nu nog het antwoord op de vraag die in de titel van deze blog staat: ‘Is een DNA-profiel hetzelfde als het DNA-profiel?’ Nee dus. Een DNA-profiel is een set eigenschappen van een stuk van het DNA. Het DNA-profiel is de hele nucleotidenvolgorde. Maar als een goed gekozen DNA-profiel gelijk is, dan is het DNA-profiel dat ook.

In een volgende blog zal ik vertellen over hoe je zo’n profiel maakt en hoe sequencen gedaan wordt. Het is verrassend en elegant.

Voor cursussen, training en bijles scheikunde bezoek mijn website: www.chemieonderdeknie.nl