Het mechanisme achter ‘DNA-origami’ is ontrafeld

kijkmagazine

2018-02-23 15:59:38

Tijdens de voorbereiding op de celdeling wordt DNA verpakt tot ienieminie pakketjes. Een groep wetenschappers uit Delft en Heidelberg heeft dit proces nu gefilmd.

Je merkt er niets van, maar in je cellen vindt origami plaats! Lange DNA-strengen vouwen zich op en er ontstaan minuscule pakketjes erfelijk materiaal. Uiteindelijk vormen ze chromosomen en is de cel klaar voor de celdeling. Dat dit compacte DNA wordt gevormd met behulp van het condensin-eiwitcomplex – een soort  ATP-aangedreven motortje – was bekend, maar nu weten we én kunnen we zien hoe dit gebeurt.

Twee opties

Jarenlang waren er volgens wetenschappers twee manieren mogelijk waarop condensin het DNA compact maakt. De ene optie is dat het eiwitmotortje zich vastklemt aan verschillende plekken op de DNA-streng, waardoor de vastgegrepen plekken naar elkaar toe worden getrokken. Een andere optie is dat eiwitcomplexen lussen vormen in de streng. Deze lussen zorgen ervoor dat het DNA bij elkaar blijft en een compacter geheel wordt.

Eind vorig jaar kwamen de eerste aanwijzingen naar voren dat de laatst genoemde manier waarschijnlijk juist is. Maar nu hebben onderzoekers van het Kavli Instituut voor Nanotechnologie in Delft in samenwerking met het European Molecular Biology Laboratory in Duitsland het definitieve bewijs geleverd en dit proces zelfs kunnen vastleggen!

Condensin-eiwitcomplex vormt een DNA-lus, gefilmd door een microscoop (Cees Dekker Lab TU Delft).

Lus

De wetenschappers hebben een DNA-streng met de uiteinden vastgezet op een glasplaatje. Vervolgens is een condensin-eiwitcomplex en ATP aan het DNA toegevoegd. Condensin trekt een lus van de streng door zichzelf heen, waardoor het DNA vouwt. Het eiwit gebruikt hiervoor ATP als energiebron. De lus is zichtbaar gemaakt met een vloeistofstroom die de lus ontwart.

Cees Dekker en Mahipal Ganji, beiden betrokken bij het onderzoek, leggen de methode uit (Cees Dekker Lab TU Delft).

Cees Dekker, professor aan de Technische Universiteit Delft en leider van het onderzoek, vertelt dat het lastig was om het proces – dat op nanoschaal plaatsvindt – vast te leggen. “We hebben hard moeten werken om op deze schaal de DNA-streng en het eiwit zichtbaar te maken in onze zelfgebouwde zeer gevoelige microscoop.”

Meer testen

Naast dat het bijzonder is dat het proces kon worden vastgelegd, hebben de wetenschappers het verder onderzocht. Ze hebben gekeken naar de snelheid waarmee de lus wordt gevormd en de symmetrie van de lus.

De snelheid van het vormen is erg hoog: per seconde worden er 1500 basenparen door het eiwit getrokken. Het proces is uiterst energiezuinig, want er is maar een heel klein beetje ATP voor nodig. De gevormde lus is asymmetrisch, maar het is nog niet duidelijk wat de consequenties daarvan zijn.

Medische relevatie?

De ontdekking en het filmpje zijn niet alleen heel gaaf, maar het zorgt ook voor nieuwe inzichten. Verder onderzoek kan mogelijk leiden tot een beter inzicht in ziektes. Bijvoorbeeld het Cornelia de Lange-syndroom – waar problemen zijn met de eiwitfamilie waartoe condensine behoort – en kanker – waar de oorzaak fouten in het celdelingsproces is.

Bronnen: Science, TU Delft

Beeld: TU Delft

Lees ook:

KIJK 3/2018Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Filmpjes