Gipsverband voor gebroken DNA ontrafeld
Onderzoekers van de Vrije Universiteit te Amsterdam, de Stichting FOM en het Erasmus MC in Rotterdam hebben een essentieel deel van het natuurlijke herstelproces bij DNA-schade weten te doorgronden. Met een unieke combinatie van technieken konden ze het gedrag van reparatie-eiwitten zien onder de microscoop, terwijl ze het DNA stevig vasthielden. De bevindingen stellen de onderzoekers in staat om beter te begrijpen hoe Rad51, in samenwerking met andere eiwitten, beschadigd DNA kan repareren en zo ernstige gevolgen als kanker kan helpen voorkomen. Op 7 december 2008 verschijnt hun artikel over deze resultaten als Advance Online Publication van Nature.
Dagelijks raakt ons DNA op miljoenen plekken beschadigd. Gelukkig worden veruit de meeste beschadigingen tijdig hersteld door een soort mobiel reparatieteam van speciale eiwitten. Gebreken in dit natuurlijke DNA-reparatiesysteem kunnen leiden tot ziektes zoals kanker. De eiwitten die een centrale stap van het herstelproces voor hun rekening nemen, Rad51 genaamd, worden als een soort verband om het beschadigde DNA gewikkeld. Vervolgens gaan zij op zoek naar de 'backup' informatie van het aangetaste DNA-segment. Zodra de backup is gevonden, wordt de DNA-code hiervan gebruikt voor het herstel. Cruciaal daarbij is echter wel dat eerst het aangelegde verband van Rad51-eiwitten weer losgehaald wordt. Hoe dat gebeurt hebben de onderzoekers kunnen ontrafelen door een drietal geavanceerde technieken gelijktijdig toe te passen. Ten eerste maakten ze de minuscule eiwitten onder de microscoop zichtbaar, door ze te laten oplichten met fluorescentie. Daarnaast waren ze in staat om een DNA-streng, met de daaromheen gewikkelde ketens van fluorescente Rad51-eiwitten, aan weerszijden vast te pakken en strak te trekken met zogeheten 'optische pincetten'. Tenslotte hadden de onderzoekers volledige controle over het proces van het uiteenvallen van de Rad51-ketens, doordat ze het DNA vliegensvlug naar een andere vloeistofomgeving konden slepen. Afhankelijk van de vloeistof waarin het DNA zich bevindt, wordt het uiteenvallen namelijk gestart of stopgezet.
De onderzoeksteams uit Amsterdam en Rotterdam hebben zo ontdekt dat een keten van Rad51-eiwitten alleen vanaf de uiteinden, eiwit voor eiwit, uiteen kan vallen. Verrassend genoeg bleek dat de snelheid waarmee de keten uit elkaar viel afhing van de trekspanning op het DNA. Deze bevindingen stellen de onderzoekers in staat om beter te begrijpen hoe beschadigd DNA gerepareerd kan worden en zo ernstige gevolgen als kanker kan helpen voorkomen.
Meer informatie bij dr.ir. Gijs Wuite, telefoon (020) 598 79 87.
Meer over het onderzoek op http://www.nat.vu.nl/~gwuite.
Het onderzoek is gefinancierd door de Stichting FOM, KWF Kankerbestrijding, de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), het Netherlands Genomics Initiative, de Association for International Cancer Research, de European Commission Integrated Projects Molecular Imaging and DNA Repair en het National Cancer Institute–National Institutes of Health in de Verenigde Staten.
Referentie:
"Counting RAD51 proteins disassembling from nucleoprotein filaments under tension", auteurs Joost van Mameren (FOM-onderzoeker)1,5, Mauro Modesti2,3, Roland Kanaar2,4, Claire Wyman2,4, Erwin Peterman1 en Gijs Wuite1.
____________________
1Laser Centre and Department of Physics and Astronomy, VU University, De Boelelaan 1081, 1081 HV, Amsterdam
2Department of Cell Biology and Genetics, Erasmus MC, PO Box 2040, 3000 CA Rotterdam
3CNRS, Unité Propre de Recherche 3081, Genome Instability and Carcinogenesis Conventionné par l'Université d’Aix-Marseille 2, 13402 Marseille Cedex 20, Frankrijk
4Department of Radiation Oncology, Erasmus MC, PO Box 2040, 3000 CA Rotterdam
5tegenwoordig adres: JPK Instruments AG, Bouchéstrasse 12, 12435 Berlin, Duitsland