Lange strengen DNA worden verpakt in kleine, compacte pakketjes. Decennialang braken wetenschappers het hoofd over de vraag hoe cellen dat voor elkaar kregen. Onderzoekers van de TU Delft hebben nu samen met collega’s van EMBL Heidelberg ontdekt dat eiwitten dit doen door heel veel lusjes te maken in DNA-slierten.

Een condensin eiwitcomplex maakt een lus in een dna-streng. Bron: Cees Dekker Lab TU Delft/Scixel

DNA-strengen in onze cellen zijn meer dan twee meter lang terwijl je cellen maar een paar duizendste van een millimeter groot zijn. Het is al langer bekend dat die warboel van DNA netjes georganiseerd kan worden in compacte chromosomen. Die kunnen vervolgens in twee gelijke delen verdeeld worden als de cel deelt in twee dochtercellen. Maar hoe gebeurt dit?

Condensin

Sinds een paar jaar weten wetenschappers dat een eiwitcomplex genaamd condensin een belangrijke rol speelt bij het organiseren van de DNA-spaghetti. ‘Maar er waren twee verschillende ideeën over hoe condensin dit doet’, zegt Cees Dekker, hoogleraar moleculaire biofysica van de TU Delft.

Gen Mukherjee
In Het Gen, een intieme geschiedenis lees je meer over genen en de morele complexiteit van de wetenschappelijke mogelijkheden. Bestel in onze webshop

Volgens de eerste theorie pakt het eiwitcomplex willekeurig stukjes DNA en bindt die samen. Volgens een ander idee trekt het ringvormige eiwitcomplex een stuk DNA-sliert door zich heen en vormt zo een lus. Door veel van die lussen te maken en die samen te bundelen ontstaat er een compact pakje DNA.

DNA filmen

Om te onderzoeken welk idee klopt, voegden onderzoekers een ‘kale’ DNA-streng en condensin samen in een gecontroleerde omgeving. ‘We gaven het DNA een kleurtje en bevestigden een lichtgevend molecuul aan het condensin. Zo konden we real time meekijken wat er gebeurde’, zegt Dekker.

De DNA-streng werd door de onderzoekers vastgezet op een oppervlak waarna ze de condensin toevoegden. Ze zagen hoe het ringvormige condensin zich bevestigde aan de DNA-streng en er een lus in begon te trekken.

Met het filmpje is het onomstotelijk bewezen dat condensin lussen maakt in DNA-strengen en die samenvoegt waardoor er een compact pakketje ontstaat. Je kunt het met je eigen ogen zien gebeuren.

Topsnelheid

‘Het vormen van de lus blijkt te gaan met een bijzonder hoge snelheid’, zegt Dekker. ‘Er kunnen tot 1500 basenparen per seconde door de condensin heen worden getrokken.’ Dat doet het motortje van het eiwitcomplex bovendien met opvallend weinig ATP, de brandstof in je lichaam. ‘Er wordt maar een handvol ATP moleculen per seconde gebruikt, terwijl er voor andere eiwitten die langs DNA lopen één ATP nodig is om een stapje ter grootte van slechts één basepaar te maken. Een volgende stap is om uit te zoeken hoe de condensin zo efficiënt kan werken.’

Dekker is erg enthousiast over de ontdekking. En hij is niet de enige. Ook niet-betrokken onderzoekers reageren verrukt.

‘Dit is echt ongelooflijk opwindend’, twitterde Anders Sejr Hansen van UC Berkeley.

En Eric Topol, geneticus bij het Scripps Research Institute, zei tegen Gizmodo: ‘Het is een ‘zien is geloven’ verhaal, dat iets duidelijk maakt waarover gediscussieerd werd en wat niet echt bekend was totdat het gevisualiseerd werd. Geweldig de dingen die we tegenwoordig te zien krijgen!’

Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.

Lees verder: