ENGINEERINGNET.BE - Al ruim een eeuw is bekend dat de lange DNA-strengen in celkernen netjes worden opgerold tot een soort plumeaus met de karakteristieke vorm van chromosomen, als voorbereiding op de celdeling. Ook tussen delingen door zijn chromosomen georganiseerd in lussen die van belang zijn voor het uitlezen van de genetische informatie.
In 2018 maakte nanowetenschapper Cees Dekker van TU Delft met zijn groep voor het eerst zichtbaar hoe zogenaamde SMC-eiwitcomplexen, zoals condensin en cohesin, lussen trekken in DNA.
Het DNA-bindende eiwit CTCF bleek een sleutelrol te spelen bij het vormen van deze lussen. Dekker: ‘Als je het DNA ziet als een touw, waarin op twee punten een CTCF-vlaggetje zit vastgeprikt, dan maakt cohesin de lussen van vlag tot vlag. Maar we dachten dat CTCF ook vaak zou falen. Nu hebben we het gemeten. De interactie tussen die twee blijkt veel subtieler dan voorspeld.’
Dat CTCF en cohesin samenwerken om lus grenzen vast te stellen is inmiddels basiskennis in het vakgebied, aldus promovendus Roman Barth. ‘In elke presentatie van een conferentie die ik de afgelopen jaar bezocht was het uitgangspunt dat het cohesin-eiwit lussen maakt in DNA-strengen. Maar niemand had ooit in detail gezien hoe dat gebeurt. Nu hebben wij de essentie hiervan in beeld gebracht.’
Collega’s in de groep van Jan-Michael Peters van het Institute of Molecular Pathology in Wenen wisten de eiwitten in pure vorm beschikbaar te maken. De twee uiteinden van een DNA-molecuul werden aan een oppervlak vastgemaakt; het DNA en de eiwitten kregen een fluorescerend kleurtje.
Daarna deden de onderzoekers een bijzondere vondst, zegt Dekker. ‘In de data ontdekte Barth dat het verschil maakte als het DNA-draadje heel losjes of juist op spanning stond. Zonder spanning negeerde cohesin de CTCF-vlag heel vaak, maar als het DNA meer op spanning stond, werkte het CTCF als een perfecte stopper. CTCF wordt onder invloed van DNA-spanning dus een soort slim stoplicht, dat het cohesin wel of niet doorlaat, al naar gelang de lokale verkeerssituatie.’
Als cohesin op een CTCF-eiwit botst, kan het stoppen of doorgaan. Verder kan het ook omdraaien, zagen de onderzoekers, of zelfs helemaal ontbinden. Hoe en waarom dat gebeurt, zijn volgende vragen die Dekker hoopt te beantwoorden.
