ENGINEERINGNET.BE - “We kennen het CRISPR-Cascade-complex al sinds 2008”, vertelt groepsleider Stan Brouns. “Desondanks wisten we nog niet hoe het Cascade-complex door de cel beweegt."
"Ook was het ons niet duidelijk hoe snel het systeem werkt, en hoeveel complexen nodig zijn om een bacterie goed te beschermen.” CRISPR zijn verdedigingsmechanismen die bacteriën beschermen tegen aanvallen van piepkleine virusdeeltjes, zogeheten bacteriofagen.
Deze fagen binden zich aan het oppervlak van een bacteriële cel en pompen hun DNA naar binnen. Ze gebruiken de cel als biologisch fabriekje om zich duizenden keren te kopiëren. Dan laten ze de bacterie uiteenspatten, waarna ze op zoek gaan naar nieuwe slachtoffers.
CRISPR-systemen zoeken naar een naald in een hooiberg. “In een bacteriële cel zit ontzettend veel DNA, zo rond de 5 miljoen baseparen, de letters van de genetische code. Verreweg het grootste deel daarvan is eigen DNA”, aldus TU Delft-onderzoeker Jochem Vink. “Het Cascade-complex zoekt naar een stukje van circa 30 baseparen.”
Hoe doet het systeem dat? Een mogelijkheid zou zijn dat de bacterie een legertje Cascade-complexen aanmaakt. “Maar het aanmaken en onderhouden van dit soort systemen is een flinke investering voor een bacterie”, zegt Vink.
“We verwachtten dus niet dat ze veel van dit soort complexen nodig hebben om toch goed beschermd te zijn.” Dat voorgevoel bleek te kloppen: de berekeningen van de onderzoekers wijzen uit dat honderd Cascade-complexen een bacterie een goede kans geven om te overleven.
De Delftse onderzoekers konden met een snelle laserpuls 100 keer per seconde een plaatje van de Cascade-complexen maken. De snelheid waarmee Cascade-complexen DNA controleren is bijna niet te bevatten.
Per seconde blijkt een complex maar liefst honderd stukken DNA te checken. Dat is even snel als de laserpuls, dus de onderzoekers moesten een rekenmethode ontwikkelen om de gaten in hun observaties te vullen.
“In eerste instantie verbaasde het ons hoe rap ze te werk gaan”, zegt Vink. “Maar aan de andere kant is het ook niet gek. Er is zoveel DNA om te checken en zo weinig tijd voordat een faag de cel heeft overgenomen, dat de complexen wel snel móeten handelen.”
