DNA draait zich vast
Onderzoekers van de TU Delft en de Stichting FOM hebben een nieuw instrument, de magnetische koppelpincet, ontwikkeld om de draaistijfheid in individuele DNA- moleculen te meten. Hiermee kunnen zij zowel zuiver DNA als DNA bedekt met het reparatie-eiwitten bestuderen. Een beter begrip van dit soort materiaaleigenschappen van biologische moleculen is belangrijk voor de constructie van op DNA gebaseerde nanostructuren en voor inzicht in de werking van moleculaire motoren. De resultaten van het onderzoek, uitgevoerd met een Veni-subsidie van Jan Lipfert, is gisteren online gepubliceerd door Nature Methods.
De onderzoekers ontwikkelden een magnetische koppelpincet ('magnetic torque tweezers') om de draaiweerstand (torsiekracht) beter te kunnen meten. Met de pincet bevestigen zij een stuk DNA tussen een glasplaatje en een klein (~ 1 micrometer) magnetisch bolletje. De meting van de draaiweerstand berust op een nieuw algoritme waarmee zowel de positie als de rotatie van het bolletje via videomicroscopie in kaart wordt gebracht. Daarnaast kan met een nieuwe magneetopstelling een kracht en een draaiweerstand aan het DNA worden opgelegd.
Experimenten met het nieuwe instrument tonen onder meer aan dat de draaistijfheid van DNA afhankelijk is van de kracht waarmee aan DNA wordt getrokken, en dat de draaistijfheid toeneemt wanneer DNA-reparatie eiwitten op het DNA binden. Hiermee kan in de toekomst meer inzicht verkregen worden in de werking van moleculaire motoren op DNA.
DNA kan een draaiweerstand opbouwen door de dubbele helixstructuur: DNA bestaat uit twee lange strengen die in elkaar grijpen en verbonden zijn door basenparen. De beide strengen draaien als een wenteltrap om elkaar heen. Bij het ontrafelen van de strengen speelt deze torsiekracht een belangrijke rol. Bij polymeren gebeurt het ontrafelen op een vergelijkbare manier als wanneer men een gevlochten touw ontrafeld. De vele dwarsverbindingen (basenparen) van DNA zorgen voor de draaistijfheid die kenmerkend is voor DNA. Dit heeft belangrijke consequenties in de biologie: wanneer moleculaire motoren het DNA ontrafelen, zoals bij het kopiëren of repareren van DNA gebeurt, ontstaat de torsiekracht.
Voor meer informatie kunt u contact opnemen met:
- Dr. Jan Lipfert (Afdeling Bionanoscience, Kavli Institute of NanoScience, Technische Universiteit Delft); (015) 278 35 52
- Prof. dr. Nynke Dekker (Afdeling Bionanoscience, Kavli Institute of NanoScience, Technishe Universiteit Delft); (015) 278 32 19
Jan Lipfert, Jacob W.J. Kerssemakers, Tessa Jager, and Nynke Dekker, 'Magnetic Torque Tweezers: Measuring Torsional Stiffness in DNA and RecA-DNA Filaments', Nature Methods (2010)
http://dx.doi.org/10.1038/nmeth.1520