ENGINEERINGNET.BE - DNA in een cel kun je normaliter vergelijken met spaghetti op je bord: een grote wirwar van strengen.
Om bij celdeling het DNA netjes over de twee dochtercellen te kunnen verdelen, moet de cel dit organiseren in strak op elkaar gepakte chromosomen.
Al jaren is bekend dat een eiwitcomplex genaamd condensine daarbij een sleutelrol speelt. In 2018 lieten wetenschappers van TU Delft en EMBL Heidelberg in real time voor het eerst zien hoe een condensine een lus trekt in het DNA.
Onlangs ontdekten deze wetenschappers een volslagen nieuwe lusstructuur, genaamd Z loop. Onderzoeksleider prof. Cees Dekker: ‘De Z-vormige structuur ontstaat doordat er eerst één condensine landt op DNA en een enkele lus maakt.'
'Daarna begint een tweede condensine een lus te maken binnen de eerste lus en ontstaat er dus een lus in een lus. Wanneer de twee condensines elkaar ontmoeten bij het touwtrekken gebeurt er iets verrassends: de tweede condensine hopt over de eerste en grijpt het DNA buiten de lus om vervolgens weer zijn weg te vervolgen langs het DNA.'
'We waren enorm verrast dat condensine-complexen elkaar kunnen passeren. Dit is volledig in strijd met de huidige modellen, die ervan uit gaan dat condensines elkaar blokkeren als ze botsen.’
DNA is zo’n ingewikkelde wirwar dat het erg moeilijk is om dit proces te isoleren en te bestuderen in cellen. De onderzoekers pakten het daarom eenvoudiger aan, door de lusvorming in beeld te brengen in 1 DNA-molecuul op een glasplaatje.
Hierbij maakten ze de twee uiteinden van het DNA-molecuul aan een oppervlak vast en plakten ze fluorescerende kleurenlabels aan het DNA en condensine. Door vervolgens een stroming in de vloeistof aan te brengen, haaks op het molecuul, konden de onderzoekers het DNA in een U-vorm leggen en het precies goed onder de microscoop in beeld brengen.
Het onderzoek is een belangrijke stap in het fundamentele begrip van DNA in onze cellen, maar het is ook relevant voor medisch onderzoek. Problemen met de eiwitfamilie waartoe condensine behoort, de SMC-eiwitten, zijn gerelateerd aan erfelijke aandoeningen, zoals het Syndroom van Cornelia de Lange.
Condensine is ook cruciaal in de organisatie van chromosomen tijdens de celdeling; fouten in dit proces kunnen leiden tot kanker. Een beter begrip van deze moleculaire processen is van levensbelang voor het zoeken naar de moleculaire oorsprong van ernstige ziektes.
Video:
