[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Onderzoekers creëren DNA-replicatie in een synthetische modelcel

  • From: Jerwin de Graaf <J.N.deGraaf@xxxxxxxxxx>
  • To: "pwc-media@xxxxxxxxxxxxx" <pwc-media@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Fri, 20 Apr 2018 09:01:53 +0000

[cid:image003.jpg@01D3D896.EC9247E0]Onderzoekers creëren DNA-replicatie in een 
synthetische modelcel

Onderzoekers van de Technische Universiteit Delft hebben samen met collega’s 
van de Autonome Universiteit van Madrid een kunstmatige DNA-blauwdruk gemaakt 
voor de replicatie van DNA in een celachtige structuur. Het maken van een 
dergelijke complexe biologische module is een belangrijke stap binnen een 
ambitieuze missie: met biologische bouwstenen een functionerende synthetische 
cel bouwen.

DNA-replicatie is een essentiële functie van levende cellen, die ervoor zorgt 
dat cellen zich kunnen delen en dat genetische informatie aan de nakomelingen 
wordt doorgegeven. Het mechanisme dat aan de basis ligt van DNA-replicatie 
bestaat uit drie belangrijke stappen. Als eerste vindt er transcriptie van DNA 
naar messenger RNA plaats. Vervolgens vindt translatie plaats: het messenger 
RNA wordt omgezet in eiwitten, de werkpaarden van de cel. Ten slotte voeren 
sommige van deze eiwitten de laatste stap in de cyclus uit: de replicatie (het 
kopiëren) van DNA. Nadat een cel haar DNA heeft gekopieerd, kan zij zich 
splitsen in twee dochtercellen, die elk een kopie van het oorspronkelijke 
genetische materiaal bevatten.

De cyclus gesloten
Onderzoekers hadden al deze stappen afzonderlijk al gerealiseerd. Japanse 
wetenschappers hebben bijvoorbeeld een minimaal systeem voor messenger RNA en 
eiwitsynthese gemaakt door de relevante componenten uit E. coli te halen en aan 
te passen. Maar niemand had dit systeem nog weten te combineren met 
zelfstandige DNA-replicatie. “We wilden de cyclus sluiten en als eersten de 
volledige stroom van genetische informatie binnen een liposoom, een celachtige 
structuur, reconstrueren”, vertelt groepsleider Christophe Danelon.

Het bleek lastig om het Japanse systeem met een module voor DNA-replicatie te 
combineren. “We hebben enkele methoden geprobeerd, maar ze leken geen van alle 
overtuigend te werken”, aldus Danelon. Toen kreeg promovenda Pauline van Nies 
het idee om het systeem voor DNA-replicatie van het virus Φ29 te gebruiken. 
“Virussen zijn enorm fascinerend vanuit het oogpunt van de moleculaire 
biologie”, zegt Van Nies. “Ze zijn uiterst efficiënt in het coderen van 
eiwitten in een klein genoom en in het robuust repliceren van hun genetische 
informatie.” In menselijke cellen wordt DNA-replicatie geregeld door honderden 
eiwitten, maar Φ29 heeft er slechts vier nodig.

DNA samenstellen
Al vele jaren geleden ontdekten onderzoekers van de Autonome Universiteit van 
Madrid het mechanisme voor DNA-replicatie van het Φ29-virus, en slaagden ze 
erin het te isoleren. Samen met deze onderzoekers combineerden Van Nies en 
Danelon de genen die coderen voor het replicatiemechanisme met de genetische 
code die nodig is om de Japanse module voor transcriptie en translatie te laten 
werken.

Van Nies stelde een unieke DNA-blauwdruk samen die rekening hield met een 
aantal verschillende factoren voor de stroom van genetische informatie, zoals 
een geschikte plaats voor het binden en ontbinden van het RNA-polymerase, dat 
essentieel is voor de productie van RNA van de juiste lengte.

Systemen combineren
Een doel dat nu in zicht komt is het combineren van de nieuwe module die de 
stroom van genetische informatie reguleert met andere essentiële celfuncties 
zoals groei en deling. De liposomen die de onderzoekers in dit project 
gebruikten bestaan uit fosfolipiden, en vorig 
jaar<https://www.tudelft.nl/2016/tnw/delftse-onderzoekers-creeren-bouwstenen-van-celmembranen-op-kunstmatige-manier/>
 slaagde de groep van Danelon erin om het proteïnemechanisme te reproduceren 
dat verantwoordelijk is voor de synthese van deze fosfolipiden. Er werden nog 
te weinig fosfolipiden aangemaakt om de liposomen daadwerkelijk te laten 
groeien, maar Danelon is ervan overtuigd dat zijn groep dit proces kan 
optimaliseren.

Celdeling is waarschijnlijk een grotere uitdaging. In moderne cellen is 
hiervoor een gestroomlijnd proces nodig, waarbij gekopieerd DNA netjes 
opeengepakt is en vervolgens gelijkmatig wordt verdeeld in de richting van de 
twee polen van de cel. Tegelijkertijd knijpen gespecialiseerde eiwitten de 
moedercel tot twee dochtercellen. Danelon denkt dat een eenvoudig 
‘afsplitsingsmechanisme’ ook een oplossing zou kunnen zijn. “Ik denk dat we 
liposomen kunnen maken die groeien tot zich kleinere blaasjes af beginnen te 
splitsen van de ‘moedercel’. Als er voldoende DNA wordt geproduceerd, zullen 
hopelijk genoeg van deze primitieve ‘dochtercellen’ het nieuwe DNA bevatten om 
een celpopulatie in stand te houden.” Dit is misschien wel de manier waarop de 
allereerste cellen zichzelf reproduceerden voordat de evolutie zorgde voor een 
elegantere en betrouwbaardere oplossing.

Een synthetische cel bouwen
De missie die al het hierboven beschreven fundamenteel onderzoek onderling 
verbindt, is de bouw van een synthetische cel die kan groeien, zich kan delen 
en zichzelf in stand kan houden. Wetenschappers van de Technische Universiteit 
Delft spelen een leidende rol in deze nieuwe onderzoeksrichting die 
uiteindelijk misschien leidt tot een diepgaander begrip van de innerlijke 
werking van een cel. Onderzoek in het kader van dit initiatief kan leiden tot 
vooruitgang op het gebied van biotechnologie, gezondheid en energie. Onlangs 
heeft de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek hiervoor bijna 
19 miljoen euro toegekend aan het Nederlandse consortium BaSyc (Building a 
Synthetic Cell).

****

Paper: ‘Self-replication of DNA by its encoded proteins in liposome-based 
synthetic cells’, Pauline van Nies, Ilja Westerlaken, Duco Blanken, Margarita 
Salas, Mario Mencía & Christophe Danelon, Nature Communications

Beeldcredits: Getty Images/TU Delft

Meer informatie: ‘Leven uit het 
Lab<https://www.tudelft.nl/tnw/onderzoek/in-de-spotlight/leven-uit-het-lab/>’, 
onderzoeksverhaal van de TU Delft over de bouw van een synthetische cel.

Contact:

Jerwin de Graaf (persvoorlichter TU Delft)
J.N.deGraaf@xxxxxxxxxx<mailto:J.N.deGraaf@xxxxxxxxxx>
+31 (0)6 – 42 71 72 27

Christophe Danelon
C.J.A.Danelon@xxxxxxxxxx<mailto:C.J.A.Danelon@xxxxxxxxxx>
+31 (0)15 – 278 8085

Pauline van Nies
paulinevannies@xxxxxxxxx<mailto:paulinevannies@xxxxxxxxx>
+31 (0)6 – 43813635

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/>.

JPEG image

JPEG image

Attachment: GettyImages-160936106.jpg
Description: GettyImages-160936106.jpg

Other related posts:

  • » [PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Onderzoekers creëren DNA-replicatie in een synthetische modelcel - Jerwin de Graaf