Kralen van DNA botsen en bouwen

Dit proces zou een eerste stap kunnen zijn die het mogelijk maakt het DNA uit te lezen. Dit ontdekten de Leidse biofysici John van Noort en Martijn de Jager met behulp van de Atomic Force Microscoop (AFM), een zogenoemde tastmicroscoop, in nauwe samenwerking met de moleculair biologische groep van Tom Owen-Hughes (Dundee, Schotland).

Verpakkingsmateriaal
De DNA-code bevat niet alleen informatie over de compositie van eiwitten, de bouwstenen van ons lichaam, maar ook over hoe het DNA in- en uitgepakt wordt. De twee meter DNA die in elke menselijke cel zit wordt in eerste instantie in twee windingen opgerold op zo’n drie miljoen eiwit-DNA bolletjes die nucleosomen worden genoemd. Als DNA in zo’n nucleosome gewikkeld zit kan het niet uitgelezen worden. Zo regelt het verpakkingsmateriaal de activiteit van het gen.

Stabiel super-nucleosome
Nucleosomen blijken niet stil te liggen, maar continu over het DNA te bewegen. Daarbij komen ze elkaar steeds tegen. De Leidse biofysici hebben nu laten zien dat als twee nucleosomen tegen elkaar botsen het DNA van een nucleosome gedeeltelijk ontwonden wordt. Vervolgens valt er een stukje eiwit van het nucleosome af, dat samen met het naburige nucleosome een stabiel super-nucleosome vormt met drie in plaats van twee windingen DNA. Hiermee is een stukje DNA vrijgekomen dat eerst verborgen zat in de twee afzonderlijke nucleosomen.

Het is niet de enige manier waarop DNA vrijkomt waardoor het uitgelezen, of bijvoorbeeld gerepareerd, kan worden. Er is al een aantal manieren bekend waarop dit kan. Zo zijn er eiwitten die fungeren als moleculaire motor die een nucleosome laat opschuiven zodat het bijbehorende DNA vrij komt. Maar nog niet eerder was ontdekt dat een nucleosome ook het terrein van het naburige DNA kan betreden.

Met AFM Variatie bekijken
Een advanced online publicatie op de site van een Nature-dochter krijg je niet zomaar. ‘Wat bijzonder is aan ons onderzoek is de nieuwe kennis die is voortgekomen uit de samenwerking tussen de Schotse moleculair biologen en de Leidse biofysici’, zegt Van Noort. ‘In Dundee hebben ze al heel wat van dit soort constructies bestudeerd met biochemische technieken. Daarbij hebben ze vooral gekeken naar de positie van de nucleosomen ten opzichte van het DNA. Maar positie van de nucleosomen ten opzichte van elkaar was heel lastig te zien. Doordat we die met de AFM direct kunnen afbeelden hebben we hier enorm kunnen helpen. Wij bekijken individuele moleculen. Dat betekent dat we alle mogelijke variaties op het patroon kunnen achterhalen.We hebben hier dus niet bevestigd wat toch al werd gedacht, maar echt iets nieuws ontdekt.’

Lees het abstract van dit onderzoek hier: http://www.nature.com/nsmb/journal/vaop/ncurrent/abs/nsmb.1551.html