Persbericht
Publicatie in Nature
Nieuw laserpincet ontrafelt bacterie-DNA
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. Op 16 november
publiceert het wetenschappelijk tijdschrift Nature deze resultaten.
In tegenstelling tot menselijke lichaamscellen hebben bacteriën 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."
Vrije Universiteit Amsterdam