Druk van DNA stabiliseert transportcontainer

 

 

Figuur 1. Bacteriofaag met en zonder DNA

A) Plaatje gemaakt met de elektronenmicroscoop van een bacteriofaag met en zonder DNA (plaatje Evilevitch et al., 2005).

B) Met een Atomic Force Microscope kunnen wetenschappers het virus zichtbaar maken maar ook indrukken.


Een virus is een hoeveelheid erfelijk materiaal, ingesloten in een eiwitmantel, capside genoemd. Alle virussen hebben zo’n eiwitmantel, met name om zich te beschermen tijdens transport van de ene gastheer naar de andere. Daarnaast functioneert de gesloten mantel soms als hogedrukcontainer, waarin de noodzakelijke energie ligt opgeslagen voor het binnendringen van de gastheer. Zonder hun mantel zijn virussen dus niet in staat te infecteren. De druk is hoog in de kleine eiwitmantel: zo’n 60 atmosfeer.

Eerder onderzochten wetenschappers van de Vrije Universiteit en de Stichting FOM al de flexibiliteit en kracht van een lege eiwitmantel (zie Flexibele ‘viruscontainer’ mogelijk bruikbaar als nanotransporter . Nu hebben zij gekeken naar met DNA gevulde eiwitmantels: wat is de invloed van de lengte van DNA in de eiwitmantel op de stijfheid van de mantel? Ze gebruikten hiervoor de bacteriofaag, een klein virus dat alleen bacteriën infecteert. Wetenschappers gebruiken dit virus veel als model voor onderzoek. Van dit virus bestaan varianten met kortere lengtes van de DNA-streng. Bij het ‘inpakken’ van DNA in de eiwitmantel verwachtten de onderzoekers dat de druk op de mantel sterk toeneemt naarmate er meer DNA in de mantel zit. Hoe langer de verpakte keten, hoe meer deze gevouwen is en hoe meer de onderdelen van de keten elkaar afstoten. Tot verrassing van de onderzoekers was de druk in de mantel nauwelijks voelbaar als door middel van een naald van een Atomic Force Microscope (AFM) op de virusmantel werd gedrukt. Als de DNA-keten ongeveer 95 procent van zijn normale lengte had, was de stijfheid van de gevulde eiwitmantel nog altijd gelijk aan die van een lege mantel. Het DNA gedroeg zich dan als een vloeibaar kristal. Pas als ze de mantel voor honderd procent vulden met DNA was de toegenomen druk merkbaar en verdubbelde de stijfheid van de mantel. De afstotingskracht tussen de onderdelen van de DNA-keten werd dan echt voelbaar. Op basis van deze resultaten concluderen de onderzoekers dat de hoeveelheid DNA die maximaal in een eiwitmantel kan precies in balans is met de kracht die de mantel kan weerstaan. Oftewel de bacteriofaag functioneert pas optimaal als de eiwitmantel voor honderd procent gevuld is.

Een volledig met DNA gevulde eiwitmantel blijkt dus anders te reageren dan een lege mantel. Dit schept nieuw licht op de werking van virussen. De volgende vraag voor de onderzoekers is de invloed van de omgeving waarin het virus zich bevindt. Wat gebeurt er in een zoutoplossing? Verder gaan de onderzoekers ook proberen een vertaalslag te maken naar virussen die mensen kunnen infecteren.