[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Lussen, lussen en nog eens lussen: zo wordt DNA georganiseerd

From: Michel van Baal <M.vanBaal@xxxxxxxxxx>
To: "pwc-media@xxxxxxxxxxxxx" <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
Date: Thu, 22 Feb 2018 19:15:59 +0000

Lussen, lussen en nog eens lussen: zo wordt DNA georganiseerd
[cid:image003.jpg@01D3AC19.F4908C30]Het is indrukwekkend: een levende cel is in
staat om een grote warboel aan DNA, meer dan twee meter lang, netjes te
organiseren in kleine chromosomen. Het is al meer dan een eeuw duidelijk dat
een cel dit doet ter voorbereiding op de celdeling, maar wetenschappers breken
zich al decennia het hoofd over hoe het precies werkt. Wetenschappers van het
Kavli Instituut van de TU Delft en EMBL Heidelberg hebben dit proces nu voor
het eerst weten te isoleren én gefilmd. Ze zagen daarbij in real time hoe een
enkel eiwitcomplex, condensin genaamd, een lus trekt in het DNA. Door vele
lussen te trekken en die te bundelen kan een cel efficiënt en compact zijn
genetisch materiaal opbergen, zodat het gelijkmatig kan worden verdeeld over
twee dochtercellen. De wetenschappers presenteren hun resultaten in Science
First Release op donderdag 22 februari.
Spaghetti
Dit onderzoek beslecht een belangrijk debat in het vakgebied. DNA in een cel
in de normale toestand is vergelijkbaar met spaghetti: een grote wirwar van
strengen. De cel moet dit organiseren in chromosomen, om het DNA netjes over de
twee dochtercellen te kunnen verdelen. Al jaren is bekend dat een eiwitcomplex
genaamd condensin daarbij een sleutelrol speelt, maar tot nu waren biologen
verdeeld over de vraag hoe dat dan gebeurt. Eén theorie stelde dat condensin
als een soort haak fungeert die zich ergens aan DNA kan vastgrijpen en her en
der in de wirwar DNA vasthaakt en het zo structureert. De andere theorie stelt
dat het ringvormige condensin het DNA naar binnentrekt en lussen maakt.
Motorfunctie
Afgelopen september lieten wetenschappers van de TU Delft, in samenwerking met
andere laboratoria, al zien dat condensin inderdaad de motorfunctie bezit die
nodig is om zo’n lus te kunnen maken. Dit was een belangrijk nieuw stukje in de
puzzel. Toch tekende Kim Nasmyth van Oxford University, een van de
topwetenschappers op het gebied van DNA-organisatie, er toen in Science bij
aan: ‘Deze ontdekking is zeker consistent met het idee dat condensin
functioneert als lussentrekker, maar bewijst dit geenszins. De uitdaging is om
zowel het lussentrekken als de translocatie waar te nemen, en zo vast te
stellen of dit een eigenschap is van individuele of meerdere complexen, en wat
het moleculaire mechanisme is.’
Het mysterie oplossen [cid:image006.jpg@01D3AC19.F4908C30]
<https://www.youtube.com/watch?v=3rB7RchZ2ew&feature=youtu.be>
En dit is precies wat nu is bereikt. De wetenschappers van het Kavli Instituut
van de TU Delft zijn er, in samenwerking met de Haering Group van EMBL
Heidelberg, in geslaagd om filmpjes te maken waarin ze het condensin-complex
‘op heterdaad’ betrappen bij het lussen maken van DNA. “We hebben het bewezen
door het gewoon te filmen”, zegt Mahipal Ganji, postdoc in de groep van Cees
Dekker in Delft. “DNA is zo’n ingewikkelde wirwar dat het erg moeilijk is om
dit proces te isoleren en te bestuderen in cellen. In ons onderzoek was de
eerste stap om de twee uiteinden van het DNA-molecuul aan een oppervlak vast te
maken en fluorescerende kleurenlabels aan het DNA en condensin te plakken. Door
vervolgens een stroming in de vloeistof aan te brengen die haaks op het
molecuul staat, konden we het DNA in een U-vorm leggen en het precies goed
onder onze microscoop brengen. Verbazingwekkend genoeg konden we toen zien hoe
een individueel condensin-complex zich bond en een lus begon te trekken in het
DNA.”
Brandstof
Prof. Cees Dekker voegt toe: “Deze puzzel is hiermee opgelost. Deze data zijn
overtuigend bewijs dat condensin inderdaad DNA binnenhaalt in lussen. Onze
nieuwe aanpak maakt het tevens mogelijk om allerlei kwantitatieve data te
verkrijgen, bijvoorbeeld over de symmetrie van het lussentrekken, de snelheid
waarmee een lus wordt getrokken, en wat er gebeurt als je aan het DNA trekt. De
snelheid van het lussen maken bleek opmerkelijk hoog: tot 1500 baseparen DNA
kunnen worden binnengehaald door condensin. En dit gebeurt met behulp van
slechts een bescheiden hoeveelheid aan ATP, de ‘brandstof’ van de
condensin-motor, wat een indicatie is dat condensin niet base na base langs het
DNA gaat, maar dit in grote stappen doet.“
Bij zacht trekken aan het DNA, verliep het proces van lussen maken minder snel.
Blijkbaar heeft condensin onder spanning meer moeite om een lus te maken. En
onverwachts bleek het lussen maken asymmetrisch te gebeuren. “We zagen dat
condensin zich stevig verankert op het DNA en dan het DNA exclusief van één
kant begint binnen te halen. Ook weer zo’n interessante ontdekking”, vult
Dekker aan.
Medische relevantie
Het onderzoek is een belangrijke stap in het fundamentele begrip van DNA in
onze cellen, maar het is ook relevant voor medisch onderzoek. Problemen met de
eiwitfamilie waartoe condensin behoort, de SMC-eiwitten, zijn gerelateerd aan
erfelijke aandoeningen, zoals het Syndroom van Cornelia de Lange. Condensin is
ook cruciaal in de organisatie van de chromosomen tijdens de celdeling; fouten
in dit proces kunnen leiden tot kanker. Een beter begrip van deze processen is
van levensbelang voor het zoeken naar de moleculaire oorsprong van ernstige
ziektes.
Het onderzoek werd ondersteund door het NWO Zwaartekracht-programma NanoFront.
Noot voor de redactie:
Meer informatie: Prof.dr. Cees Dekker, 015 2786094,
c.dekker@xxxxxxxxxx<mailto:c.dekker@xxxxxxxxxx>
Een animatie, twee filmpjes van de experimenten en video’s zijn te downloaden
via deze
link<https://tudelft.wetransfer.com/downloads/d1491954c60a9bc7d1787833e6a6844c20180222153015/961eaebd49ba5e2212bd8ef5e79e970f20180222153015/b8bc46>
(166 Mb). Het materiaal is vrij bruikbaar voor nieuwsberichten, ovv credit:
‘Cees Dekker Lab’ (voor de animatie en artist impression: ‘Cees Dekker
Lab/Scixel’). Voor vragen: m.vanbaal@xxxxxxxxxx<mailto:m.vanbaal@xxxxxxxxxx>,
06 14015699
Het is ook mogelijk de filmpjes op youtube te gebruiken, via de volgende links:

https://youtu.be/zd2I-Yq_35Y ;(animatie)

https://youtu.be/Ce7gMNAOI1A ;(video van het experiment onder de microscoop,
zonder stroming)

https://youtu.be/3rB7RchZ2ew ;(video van het experiment onder de microscoop, met
stroming)

https://youtu.be/1NLx4uY1E88 ;(uitleg twee theorieën DNA condensatie door Prof.
Cees Dekker)

https://youtu.be/We_WV_NorPc ;(uitleg experiment, door Prof. Cees Dekker en Dr.
Mahipal Ganji)

Over het onderzoek is een
Pageflow<http://tudelft.pageflow.io/dna-loop-extrusion-by-condensin#144103>
(online magazine) gemaakt.
Titel publicatie: Real-time imaging of DNA loop extrusion by condensin
Authors: Mahipal Ganji,1 Indra A. Shaltiel,2* Shveta Bisht,2* Eugene Kim,1 Ana
Kalichava,1 Christian H. Haering,2† Cees Dekker1†
Affiliations: 1 Department of Bionanoscience, Kavli Institute of Nanoscience
Delft, Delft University of Technology, Delft, Netherlands. 2 Cell Biology and
Biophysics Unit, Structural and Computational Biology Unit, European Molecular
Biology Laboratory (EMBL), Heidelberg, Germany. *These authors contributed
equally to this work. †Corresponding authors. Email:
christian.haering@xxxxxxx<mailto:christian.haering@xxxxxxx>;
c.dekker@xxxxxxxxxx<mailto:c.dekker@xxxxxxxxxx>
U ontvangt dit bericht via de PWC-medialijst. U kunt zich afmelden via
www.platformwetenschapscommunicatie.nl<file://www.platformwetenschapscommunicatie.nl>.
Dit bericht is afkomstig van de TU Delft, Communication, Postbus 5, 2600 AA
Delft, www.tudelft.nl<http://www.tudelft.nl/>.

[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Lussen, lussen en nog eens lussen: zo wordt DNA georganiseerd

Other related posts: