ENGINEERINGNET.BE - Stel je voor dat je twee meter touw probeert op te bergen in een doosje kleiner dan de punt van een naald. Dat is de uitdaging waar elke cel in je lichaam mee te maken heeft het DNA in de kleine celkern stopt.
Om dit te bereiken, maakt de natuur gebruik van ingenieuze strategieën, zoals het opwinden van DNA in spiralen, zogeheten ‘supercoils’, en het wikkelen van DNA om speciale eiwitten voor compacte opslag.
In het laboratorium van Cees Dekker aan de TU Delft hebben postdocs Richard Janissen en Roman Barth nu aanwijzingen gevonden die helpen dit lastige raadsel op te lossen.
Ze ontwikkelden een nieuwe manier om ‘magnetische pincetten’ te gebruiken, waarmee ze individuele SMC-eiwitten konden observeren terwijl ze lussen in het DNA maakten.
Belangrijk is dat ze ook konden vaststellen of het SMC-eiwit de draaiing in het DNA zou veranderen. Opmerkelijk genoeg, ontdekte het team dat dit inderdaad het geval was: het menselijke SMC-eiwit cohesin trekt niet alleen DNA in een lus, maar draait het DNA ook linksom met 0,6 omwentelingen bij elke stap in het maken van de lus.
Ook ontdekte het team dat deze draaibeweging niet uniek is voor mensen. Vergelijkbare SMC-eiwitten in gist vertonen hetzelfde gedrag. Opmerkelijk is dat alle verschillende soorten SMC-eiwitten van mensen en gist dezelfde hoeveelheid draaiing toevoegen: ze draaien het DNA 0,6 keer bij elke stap in de lusvorming van het DNA.
Dit toont aan dat de mechanismen voor DNA-vorming en -draaiing gedurende zeer lange tijd in de evolutie hetzelfde zijn gebleven. Of het DNA nu in mensen, gist of andere cellen wordt gelust, de natuur hanteert dezelfde strategie.
Deze nieuwe bevindingen leveren essentiële inzichten om het moleculaire mechanisme van dit nieuwe type motor in kaart te brengen. Daarnaast maken ze duidelijk dat DNA-lussen ook de supercoiling-toestand van onze chromosomen beïnvloeden, wat direct invloed heeft op processen zoals genexpressie.
Ten slotte zijn deze SMC-eiwitten gerelateerd aan verschillende ziekten, zoals het Cornelia de Lange-syndroom. Een beter begrip van deze processen is van vitaal belang voor het opsporen van de moleculaire oorzaken van zulke ernstige aandoeningen.
Op de afbeelding boven: een SMC-eiwitcomplex (paars) creëert supercoils in DNA (wit).
