Met een micro-pincet van laserstralen zijn onderzoekers van de VU erin geslaagd bacterieel chromosoom letterlijk verder te ontrafelen. Wetenschappers in de groep van Gijs Wuite hebben laten zien dat (en hoe) een belangrijk eiwit, H-NS genaamd, strengen van DNA in bacteriën bij elkaar houdt. Door deze techniek is nu voor het eerst verklaarbaar hoe de chaotische kluwen die bacterieel DNA lijkt te zijn, toch netjes georganiseerd is en dynamisch kan functioneren. Het H-NS eiwit dat de DNA-strengen bijeenhoudt, is bovendien mogelijk een nieuw aangrijpingspunt voor ontwikkeling van medicijnen tegen ziekmakende bacteriën.
In tegenstelling tot menselijke lichaamscellen hebben bacterieën geen celkern. Deze micro-organismen zijn veel eenvoudiger dan onze lichaamscellen, maar dat maakt het verrassend genoeg juist lastiger om uit te vissen hoe het dna in een bacteriecel is georganiseerd. Voor de inzet van de laserpincet, was het bijvoorbeeld niet goed mogelijk om de ruimtelijke organisatie van bacterieel dna in beeld te brengen en te bestuderen.
In menselijke en dierlijke cellen zijn DNA-strengen, opgerold tot chromosomen, uitermate georganiseerd. Het bacteriële chromosoom is veel dynamischer verpakt door een kleine groep eiwitten die het DNA a-specifiek bindt. Deze eiwitten hebben daardoor meerdere, algemene functies. Het DNA ligt ongeorganiseerd, als een kluwen noedels in de cel – zo lijkt het tenminste.
Voor celdeling of -reparatie moet de bacterie zijn DNA verdubbelen en dat is een klus die zonder orde en regie niet kan. De DNA-verdubbeling gebeurt (onder meer) door zogeheten motoreiwitten: die schuiven langs het DNA en maken een replica van elke nucleotide in de DNA-volgorde. Het was al duidelijk dat bepaalde eiwitten voorkomen dat de DNA-kluwen in de war raakt; onduidelijk was alleen hoe het dan mogelijk is, dat een motoreiwit toch langs de DNA-strengen kan schuiven. Dat mysterie is nu opgelost.
De auteurs van de Nature-publicatie Gijs Wuite, Remus Dame en Maarten Noom, hebben allereerst bewezen dat een specifiek eiwit (namelijk histone-like nucleoid structuring protein, H-NS) twee strengen DNA bij elkaar houdt. H-NS is een klein eiwit met aan beide uiteinden een soort bolletje dat kan binden aan DNA, omdat het in de DNA-helix klikt. En wel in de holtes langs de gedraaide wenteltrapstructuur van de helix. Remus Dame: “Aardig is dat de helixvorm van DNA uit de metingen ook naar voren komt. Maar veel belangrijker is dat we de kracht hebben gemeten waarmee H-NS aan DNA bindt.” Die kracht blijkt laag: elk van de armen van H-NS is losjes vastgeklikt aan een DNA-helix.
Bovendien is de binding niet stabiel: om de zoveel tijd laat een armpje van H-NS even los, om vervolgens weer DNA beet te pakken. Omdat tussen twee parallelle DNA-helices heel veel H-NS eiwitten zitten, wordt de functie van het bijeenhouden niet gehinderd als elk van de eiwitten af en toe loslaat en weer vastklikt. Gijs Wuite: “En dit verklaart precies waarom motoreiwitten geen last ondervinden van H-NS, als zij langs het DNA moeten bewegen: de kracht die deze eiwitten uitoefenen is hoger en H-NS laat ze gewoon door. Dat is nog nooit eerder aangetoond.”
In menselijke en dierlijke cellen zijn DNA-strengen, opgerold tot chromosomen, uitermate georganiseerd. Het bacteriële chromosoom is veel dynamischer verpakt door een kleine groep eiwitten die het DNA a-specifiek bindt. Deze eiwitten hebben daardoor meerdere, algemene functies. Het DNA ligt ongeorganiseerd, als een kluwen noedels in de cel – zo lijkt het tenminste.
Voor celdeling of -reparatie moet de bacterie zijn DNA verdubbelen en dat is een klus die zonder orde en regie niet kan. De DNA-verdubbeling gebeurt (onder meer) door zogeheten motoreiwitten: die schuiven langs het DNA en maken een replica van elke nucleotide in de DNA-volgorde. Het was al duidelijk dat bepaalde eiwitten voorkomen dat de DNA-kluwen in de war raakt; onduidelijk was alleen hoe het dan mogelijk is, dat een motoreiwit toch langs de DNA-strengen kan schuiven. Dat mysterie is nu opgelost.
De auteurs van de Nature-publicatie Gijs Wuite, Remus Dame en Maarten Noom, hebben allereerst bewezen dat een specifiek eiwit (namelijk histone-like nucleoid structuring protein, H-NS) twee strengen DNA bij elkaar houdt. H-NS is een klein eiwit met aan beide uiteinden een soort bolletje dat kan binden aan DNA, omdat het in de DNA-helix klikt. En wel in de holtes langs de gedraaide wenteltrapstructuur van de helix. Remus Dame: “Aardig is dat de helixvorm van DNA uit de metingen ook naar voren komt. Maar veel belangrijker is dat we de kracht hebben gemeten waarmee H-NS aan DNA bindt.” Die kracht blijkt laag: elk van de armen van H-NS is losjes vastgeklikt aan een DNA-helix.
Bovendien is de binding niet stabiel: om de zoveel tijd laat een armpje van H-NS even los, om vervolgens weer DNA beet te pakken. Omdat tussen twee parallelle DNA-helices heel veel H-NS eiwitten zitten, wordt de functie van het bijeenhouden niet gehinderd als elk van de eiwitten af en toe loslaat en weer vastklikt. Gijs Wuite: “En dit verklaart precies waarom motoreiwitten geen last ondervinden van H-NS, als zij langs het DNA moeten bewegen: de kracht die deze eiwitten uitoefenen is hoger en H-NS laat ze gewoon door. Dat is nog nooit eerder aangetoond.”
