Meters DNA opvouwen met flexibele klemmetjes

Nieuws - 18 februari 2016 - Webredactie Communication

DNA-moleculen hebben wel wat weg van extreem lange slierten kerstverlichting: het is een hele klus om ze uit te knoop te krijgen en netjes op te bergen. Een cel bezit wel twee meter aan DNA-moleculen, maar kan deze toch netjes opvouwen in chromosomen van slechts een paar micrometer lang. Dat het eiwit ‘condensin’ een sleutelrol speelt is bekend, maar hoe het proces precies werkt is nog grotendeels een raadsel. Onderzoekers van het Kavli Institute of Nanoscience van de TU Delft en het European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg slaagden er voor het eerst in om het gedrag van een individueel condensin-molecuul te filmen en vonden dat het eiwit veel bewegelijker bleek dan voorheen gedacht. Ze publiceerden erover op donderdag 18 februari in de online versie van het tijdschrift Cell Reports. Het artikel staat op 1 maart op de cover van het tijdschrift. Een beter begrip van de werking van condensin kan mogelijk leiden tot een meer inzicht in het ontstaan van een groep ziektes waarbij het niet goed functioneren van condensin een rol lijkt te spelen. Een voorbeeld daarvan is de ziekte microcefalie, dat in verband gebracht wordt met het Zika-virus.

Condensin Smc2-Smc4 dimer visualised with high speed AFM

Flitsend molecuul

“Tot nu toe dacht men dat condensin een heel stijf molecuul was. Om het uit te leggen vergeleken we het wel met een haarspeld: condensin zou het DNA in lussen vangen door open en dicht te klikken. Uit ons onderzoek blijkt nu dat vergelijking met een haarelastiekje geschiktere beeldspraak is,” aldus Jorine Eeftens, promovendus in de groep van Cees Dekker. ”We zagen dat condensin een heel bewegelijk molecuul is, het flitst voor je ogen heen en weer onder de microscoop. We hebben ook ontdekt dat condensin geen twee, maar vier verschillende standen heeft: niet alleen open (V) en dicht (O), maar ook een soort dubbele lus (B) en een half-open stand (P). Vermoedelijk gebruikt condensin die verschillende standen om vast te hechten aan het DNA en het vervolgens compact op te bergen. Hoe dat werkt gaan we onderzoeken in vervolgexperimenten.”

 

Celdeling

Het eiwit condensin is essentieel voor elke levende cel: de eiwitten werken als een soort klemmetjes waarmee een cel zijn DNA-strengen netjes kan opvouwen in compacte chromosomen. Cruciaal bij celdeling is dat het DNA zich precies goed over de dochtercellen verdeelt zodat beide dochtercellen al het DNA-materiaal hebben. Dat doet de cel door de X-vormige chromosomen in het kruispunt door te knippen en daarna de helften over de dochters te verdelen. 

Zika-virus

Hoewel het onderzoek vooral gericht is op het fundamenteel begrijpen van celdeling, kan het ook van belang zijn voor een beter begrip van hoe bepaalde ziektes ontstaan. Een voorbeeld is de ziekte microcefalie, waarbij kinderen geboren worden met een te kleine schedel. Er zijn meerdere oorzaken van microcefalie bekend; bij de genetische oorzaak speelt het functioneren van condensin vermoedelijk een rol. Gevallen van microcefalie in Zuid-Amerika worden momenteel in verband gebracht met het Zika-virus.  

Meer informatie
Neem contact op voor meer informatie met prof. Cees Dekker, c.dekker@tudelft.nl, 015 2786094.

Publicatie: 'Condensin Smc2–Smc4 dimers are flexible and dynamic'
Jorine M. Eeftens1*, Allard J. Katan1*, Marc Kschonsak2, Markus Hassler2, Liza de Wilde1, Essam M. Dief1, Christian H. Haering2, Cees Dekker1 
1. Department of Bionanoscience, Kavli Institute of Nanoscience Delft, Delft University of Technology, Delft 2628 CJ, Netherlands 
2. Cell Biology and Biophysics Unit, European Molecular Biology Laboratory (EMBL), 69117 Heidelberg, Germany 
* gelijke bijdrage

Bijschrift foto/video: het eiwit condensin, gezien door een Atomic Force Microscope.

/* */