Verdraaide DNA-moleculen onder de loep met nieuw Delfts instrument
Een team van onderzoekers van de TU Delft, onder leiding
van FOM-werkgroepleider en UB-lid prof.dr. Nynke Dekker, heeft een nieuw
instrument ontwikkeld om zeer precieze metingen aan draaiingen in individuele
DNA-moleculen te verrichten. Het instrument helpt om meer inzicht te krijgen in
biologische systemen, zoals het kopiëren en repareren van DNA. Het onderzoek verschijnt
deze week online in het wetenschappelijke tijdschrift Nano Letters.
Zwemstaarten
Het nieuwe instrument heet een elektromagnetischekoppelpincet; in het Engels electromagnetictorque tweezers, eMTT. Het instrument combineert permanente magneten (voorhet aanbrengen van krachten) met elektromagneten, die draaiingen en metingenmogelijk maken. Hiermee kunnen wetenschappers inzicht krijgen in de rol vandraaiing en van de natuurkundige grootheidkoppel (kracht maal arm) bijverschillende biologische moleculen en situaties. Voorbeelden hiervan zijn derotatiemotoren die de draaibeweging van de zwemstaarten van verschillendebacteriën mogelijk maken en de precieze werking van draaiingen in hetDNA-molecuul bij het kopiëren en repareren.
Telefoonsnoer
Met het nieuwe eMTT-instrument hebben onderzoekers XanderJanssen, Jan Lipfert en hun collega’s van het Kavli Institute of Nanosciencevan de TU Delft, zeer precieze metingen van het koppel uitgevoerd opdubbelstrengs DNA. Hun metingen stuitten op een verschijnsel dat eerder altheoretisch was voorspeld. Als je aan een DNA-molecuul draait, zal het koppeleerst lineair toenemen met het aantal opgelegde draaiingen en zullen zichvervolgens kronkels in het DNA vormen. Dit is een effect dat vergelijkbaar is metde vorming van kronkels in elastiekjes of in ouderwetse telefoonsnoeren. Op hetmoment dat de eerste kronkels gevormd worden, blijkt dat het koppel eerst nogiets meer toeneemt voordat er een lager liggende plateauwaarde wordtaangenomen. Dit effect bleek duidelijk meetbaar in het experiment.
Magneten
De eMTT is gebaseerd op de magnetische pincet, eenveelgebruikte techniek. In de magnetische pincet worden biologische moleculenopgespannen tussen eenglasplaatje en een magnetisch bolletje van ongeveer 1 micrometer grootte. Hunrespons op een opgelegde kracht en koppel wordt vervolgens in kaart gebracht.Vaak werkt men hierbij met permanente magneten, zodat een groot bereik aankrachten opgelegd kan worden. Maar deze magneten hebben het nadeel dat ze hetmeten van het koppel bemoeilijken.
Het nieuwe instrument heeft een nieuwemagneetconfiguratie, waarin aangepaste permanente magneten nog altijd dekrachten opleggen maar waarin ook spoelen zijn geïntegreerd voor een optimaleoplegging en meting van draaiing en het koppel.
Het onderzoek wordt deze week online gepubliceerd in Nano Letters. Het werdmedegefinancierd door FOM en door NWOvia een VENI-subsidie aan onderzoeker Jan Lipfert.
Referentie
XanderJ.A. Janssen†, Jan Lipfert†, Tessa Jager, Renier Daudey,Jaap Beekman and Nynke H. Dekker (†Equal contribution) 'ElectromagneticTorque Tweezers: A Versatile Approach for Measurement of Single-Molecule Twistand Torque ' NanoLetters (2012)
Meer informatie
Dr. Xander Janssen (015) 278 53 94, Dr. Jan Lipfert (015) 278 35 52, Prof.dr. Nynke Dekker (015) 278 32 19.