ONDERWERPEN:Veroudering DNA Genetica Leiden University Populair
By LEIDEN UNIVERSITY SEPTEMBER 18, 2022
Bron: SCITECHDAILY.COM
Onderzoekers hebben een nieuwe structuur van telomeer DNA ontdekt, die de sleutel zou kunnen zijn tot langer leven.
Onderzoekers hebben met behulp van natuurkunde en een kleine magneet een nieuwe structuur van telomeer DNA ontdekt. Telomeren worden door veel wetenschappers gezien als de sleutel tot langer leven. Ze beschermen genen tegen schade, maar worden elke keer dat een cel zich deelt een beetje korter. Als ze te kort worden, sterft de cel. Deze baanbrekende ontdekking zal ons helpen veroudering en ziekte beter te begrijpen.
Als je over DNA hoort, is natuurkunde meestal niet de eerste wetenschappelijke discipline die in je opkomt. John van Noort van het Leiden Institute of Physics (LION) in Nederland is echter een van de wetenschappers die de nieuwe DNA-structuur heeft gevonden. Als biofysicus gebruikt hij methoden uit de natuurkunde voor biologische experimenten. Dit trok ook de aandacht van biologen van de Nanyan Technological University in Singapore, die hem vroegen om te helpen bij het bestuderen van de DNA-structuur van telomeren. Ze publiceren de resultaten op 14 september in het wetenschappelijke tijdschrift Nature .
Kralen ketting
Elke cel van ons lichaam bevat chromosomen die genen dragen die onze kenmerken bepalen (bijvoorbeeld hoe we eruit zien). Aan de uiteinden van deze chromosomen bevinden zich telomeren, die de chromosomen beschermen tegen beschadiging. Het zijn een beetje zoals aglets, de plastic uiteinden aan de uiteinden van schoenveters.
Omdat het DNA tussen de telomeren twee meter lang is, moet het worden opgevouwen om in een cel te passen. Dit wordt bereikt door het DNA rond pakketjes eiwitten te wikkelen. Samen staan het DNA en de eiwitten bekend als een nucleosoom. Deze zijn gerangschikt in iets dat lijkt op een kralensnoer, met een nucleosoom, een stukje vrij (of ongebonden) DNA, een nucleosoom, enzovoort.
Dit kralensnoer vouwt zich dan nog meer op. Hoe dat gebeurt, hangt af van de lengte van het DNA tussen de nucleosomen, de bolletjes aan het touwtje. Twee structuren die ontstaan na het vouwen waren al bekend. In een daarvan plakken twee naast elkaar liggende bolletjes aan elkaar en hangt er vrij DNA tussen (figuur 2A). Als het stukje DNA tussen de bolletjes korter is, lukt het de aangrenzende bolletjes niet om aan elkaar te kleven. Dan vormen zich twee stapels naast elkaar (figuur 2B).
In hun studie ontdekten Van Noort en collega’s nog een telomeerstructuur. Hier zitten de nucleosomen veel dichter bij elkaar, waardoor er geen vrij DNA meer tussen de bolletjes zit. Hierdoor ontstaat uiteindelijk één grote helix, of spiraal, van DNA (figuur 2C).
Magneet
De nieuwe structuur werd ontdekt met behulp van een combinatie van elektronenmicroscopie en moleculaire krachtspectroscopie. Die laatste techniek komt uit het lab van Van Noort. Hier is het ene uiteinde van het DNA bevestigd aan een glasplaatje en aan het andere uiteinde is een kleine magnetische bal geplakt. Een stel sterke magneten boven deze bol trekken vervolgens het parelsnoer uit elkaar. Door de hoeveelheid kracht te meten die nodig is om de kralen één voor één uit elkaar te trekken, kom je meer te weten over hoe het touwtje wordt gevouwen. De onderzoekers in Singapore gebruikten vervolgens een elektronenmicroscoop om de structuur beter in beeld te krijgen.
Bouw blokken
Structuur, zegt Van Noort, is ‘de heilige graal van de moleculaire biologie’. Als we de structuur van de moleculen kennen, krijgen we meer inzicht in hoe genen worden aan- en uitgeschakeld en hoe enzymen in cellen omgaan met telomeren: hoe ze bijvoorbeeld DNA repareren en kopiëren. De ontdekking van de nieuwe telomere structuur zal ons begrip van de bouwstenen in het lichaam verbeteren. En dat zal ons op zijn beurt uiteindelijk helpen veroudering en ziekten zoals kanker te bestuderen en medicijnen te ontwikkelen om ze te bestrijden.
Een telomeer is een gebied van repetitieve DNA-sequenties aan het einde van een chromosoom. Telomeren beschermen de uiteinden van chromosomen tegen rafels of klitten. Elke keer dat een cel zich deelt, worden de telomeren iets korter. Uiteindelijk worden ze zo kort dat de cel niet meer succesvol kan delen en sterft de cel. Krediet: National Human Genome Research Institute, NIH
Referentie: “Columnar structure of human telomeric chromatin” door Aghil Soman, Sook Yi Wong, Nikolay Korolev, Wahyu Surya, Simon Lattmann, Vinod K. Vogirala, Qinming Chen, Nikolay V. Berezhnoy, John van Noort, Daniela Rhodes en Lars Nordenskiöld, 14 september 2022 , Natuur
DOI: 10.1038/s41586-022-05236-5 (Hier de vertaling.)
