Dansende eiwitten gefilmd op drukbezet DNA
Onderzoek naar leven in de cel nu realistischer door nieuwe microscoop
Onderzoekers van de Stichting FOM en de Vrije Universiteit Amsterdam hebben voor het eerst 'live' kunnen filmen hoe eiwitten bij grote drukte over het DNA dansen. Hiervoor ontwikkelden zij samen met Duitse collega’s een unieke microscoop om DNA te kunnen vastpakken, uitrekken en in ongeëvenaard detail te filmen. Deze ontwikkeling is belangrijk voor een beter begrip van levensprocessen in onze cellen, waar het DNA altijd drukbezet is met eiwitten. Denk hierbij aan essentiële processen zoals het kopiëren en repareren van DNA. De resultaten zijn deze week als cover-artikel gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Methods.
Naakt DNA bestaat niet
Naakt DNA, zoals dat gewoonlijk afgebeeld wordt, bestaat niet in onze cellen. Talloze eiwitten proberen continu een plekje op het DNA te veroveren, om daar hun voorgeprogrammeerde taken te verrichten. Deze taken – variërend van het kopiëren van DNA tijdens de celdeling, tot het repareren van DNA als het beschadigd is – zijn essentieel voor celfunctie en om ziekte en dood van de cel te voorkomen. Het uitvoeren van deze taken wordt echter beïnvloed door de drukte op het DNA. Om het leven in onze cellen goed te begrijpen is het dus van groot belang om ook in het laboratorium het DNA onder zulke drukke omstandigheden te kunnen bestuderen.
Microscopische 'handen' en superresolutie 'ogen'
Tot nu toe waren wetenschappers door beperkingen in de microscopie genoodzaakt eiwitten te filmen op zo goed als naakt DNA. Maar dankzij twee trucs kunnen ze nu wel DNA onder realistische drukke omstandigheden filmen. De eerste truc betreft optische pincetten: dit zijn sterke lasers waarmee je – als waren het microscopische handen – de twee uiteinden van één streng DNA kunt vastpakken en zo het DNA kunt uitrekken en stilhouden. De tweede truc betreft superresolutie: dit is een grote doorbraak in de lichtmicroscopie waardoor je – alsof je superscherp zicht hebt – zelfs bij grote drukte nog de individuele eiwitten kunt zien dansen over het uitgestrekte DNA.
Referentie
Iddo Heller, Gerrit Sitters, Onno D. Broekmans, Géraldine Farge, Carolin Menges, Wolfgang Wende, Stefan W. Hell, Erwin J.G. Peterman & Gijs J.L. Wuite. STED nanoscopy combined with optical tweezers reveals protein dynamics on densely covered DNA. Nature Methods (2013).
Meer informatie
Het artikel verschijnt in de septemberuitgave van Nature Methods en het onderzoek is mede mogelijk gemaakt door FOM. Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Iddo Heller of Gijs Wuite.