Door hun armen op precies het juiste moment omhoog te steken, repareren speciale eiwitcomplexen kapotte slierten dna. Dat onthult een Rotterdams-Delfts onderzoeksteam onder leiding van prof.dr. Cees Dekker vandaag in Nature.
“Een biologische nanomachine”, noemen de onderzoekers het al. En met reden. Want diep begraven in onze cellen zwemt een eiwitcomplex rond dat gebroken stukken dna repareert door erop te gaan zitten . en zijn armen omhoog te steken, in de hoop het wegvliegende stuk dna te kunnen pakken.
Het eiwitcomplex waarom het allemaal draait, luistert naar de aanduiding ‘Rad50/Mre11/Nbs1’ (hR/M/N), een opsomming van de drie eiwittypes waaruit het is opgebouwd. Het eiwitcomplex lijkt een beetje op een tang. Uit het ‘lijf’ van het complex steken twee armen, eigenlijk opgerolde pijpenkrullen van aminozuren van zo’n veertig tot vijftig nanometer lang. In rusttoestand houdt het enzym die armen bij elkaar, alsof ze iemand omhelzen.
Maar als hR/M/N zich bindt aan dna, dan nemen de armen een ‘treffend andere ordening’ aan, zo melden de onderzoekers vandaag in Nature. De eiwitcomplexen steken dan opeens hun armpjes omhoog, alsof ze de wave doen. Eiwitcomplexen die op verschillende kapotte stukken dna zitten vastgeklikt, kunnen elkaar dan vastpakken, als trapezeartiesten in het circus die elkaar bij de armen grijpen. Zo ontstaat er een tijdelijke brug tussen twee losgeraakte stukken dna, en kunnen de losse eindjes niet van elkaar wegdrijven.
“Je loopt als het ware rond met je handen in elkaar geslagen”, zegt Dekker. “Maar als je dan op het dna zit, strek je je armen uit en blijf je kijken tot je een buurman vindt die ook zijn armen heeft uitgestrekt. Heel veel losse eindjes zijn er niet, dus er is grote kans dat ze elkaar vinden. Zo krijg je twee gebroken stukjes dna weer bij elkaar.”
Stoornissen
Dat is maar goed ook. Haast iedere keer dat een van onze lichaamscellen zich deelt, breekt ons dna per ongeluk op meerdere plaatsen doormidden. Die breuken moeten snel worden gelijmd, om problemen in de cel te voorkomen. Mensen bij wie het hR/M/N-complex om de een of andere reden niet goed werkt, kunnen daarom kanker krijgen, of bizarre ontwikkelings- en hersenstoornissen.
Het armen omhoog steken heeft nog een doel, schrijven Cees Dekker, dr. Nynke Dekker en dr. Fernando Moreno-Herrero (TNW) samen met collega’s van het Rotterdamse Erasmus Medisch Centrum. Als de eiwitcomplexen hun armen zomaar zouden laten rondslingeren, zouden ze elkaar vastpakken, in plaats van de eiwitten op het losgeraakte stuk dna. Bovendien namen de onderzoekers waar hoe de eiwitcomplexen iets opschuiven, weg van het gebroken dna-eindje. “Daarmee maken ze het uiteinde vrij voor andere eiwitten, die het echte reparatiewerk doen”, zegt Dekker.
Ons lichaam heeft diverse manieren om gebroken dna weer aan elkaar te lijmen. Eén manier is om de losgebroken stukken dna gewoon weer aan elkaar te zetten. De andere manier is vernuftiger, en maakt gebruik van het feit dat we ieder chromosoom dubbel hebben. Speciale sleepeiwitten nemen het kapotte dna dan mee naar het zusterchromosoom, en plakken het er op de juiste plek tegenaan, zoals je een kinderpuzzel kunt maken door de stukjes één voor één op het voorbeeldplaatje te leggen.
Wat het eiwitcomplex precies bezielt om opeens zijn armen uit te steken als het op het dna gaat zitten, is onbekend. “De structuur van deze eiwitten is nog niet helemaal opgehelderd. Maar da’t dit gebeurt, is al waanzinnig genoeg. Je ziet hier dat cellen een heel systeem hebben bedacht om dit soort reparaties uit te voeren. Zeer fascinerend”, vindt Dekker.
Artistieke, sterk versimpelde weergave van het blootgelegde reparatiemechanisme. De hR/M/N-eiwitcomplexen houden gebroken stukken dna bij elkaar door met hun armen elkaar vast te grijpen. In het echt vormen de complexen clusters (‘klonten’) op het dna. (Illustratie: Molecular Biophysics Group, Kavli Institute)
“Een biologische nanomachine”, noemen de onderzoekers het al. En met reden. Want diep begraven in onze cellen zwemt een eiwitcomplex rond dat gebroken stukken dna repareert door erop te gaan zitten . en zijn armen omhoog te steken, in de hoop het wegvliegende stuk dna te kunnen pakken.
Het eiwitcomplex waarom het allemaal draait, luistert naar de aanduiding ‘Rad50/Mre11/Nbs1’ (hR/M/N), een opsomming van de drie eiwittypes waaruit het is opgebouwd. Het eiwitcomplex lijkt een beetje op een tang. Uit het ‘lijf’ van het complex steken twee armen, eigenlijk opgerolde pijpenkrullen van aminozuren van zo’n veertig tot vijftig nanometer lang. In rusttoestand houdt het enzym die armen bij elkaar, alsof ze iemand omhelzen.
Maar als hR/M/N zich bindt aan dna, dan nemen de armen een ‘treffend andere ordening’ aan, zo melden de onderzoekers vandaag in Nature. De eiwitcomplexen steken dan opeens hun armpjes omhoog, alsof ze de wave doen. Eiwitcomplexen die op verschillende kapotte stukken dna zitten vastgeklikt, kunnen elkaar dan vastpakken, als trapezeartiesten in het circus die elkaar bij de armen grijpen. Zo ontstaat er een tijdelijke brug tussen twee losgeraakte stukken dna, en kunnen de losse eindjes niet van elkaar wegdrijven.
“Je loopt als het ware rond met je handen in elkaar geslagen”, zegt Dekker. “Maar als je dan op het dna zit, strek je je armen uit en blijf je kijken tot je een buurman vindt die ook zijn armen heeft uitgestrekt. Heel veel losse eindjes zijn er niet, dus er is grote kans dat ze elkaar vinden. Zo krijg je twee gebroken stukjes dna weer bij elkaar.”
Stoornissen
Dat is maar goed ook. Haast iedere keer dat een van onze lichaamscellen zich deelt, breekt ons dna per ongeluk op meerdere plaatsen doormidden. Die breuken moeten snel worden gelijmd, om problemen in de cel te voorkomen. Mensen bij wie het hR/M/N-complex om de een of andere reden niet goed werkt, kunnen daarom kanker krijgen, of bizarre ontwikkelings- en hersenstoornissen.
Het armen omhoog steken heeft nog een doel, schrijven Cees Dekker, dr. Nynke Dekker en dr. Fernando Moreno-Herrero (TNW) samen met collega’s van het Rotterdamse Erasmus Medisch Centrum. Als de eiwitcomplexen hun armen zomaar zouden laten rondslingeren, zouden ze elkaar vastpakken, in plaats van de eiwitten op het losgeraakte stuk dna. Bovendien namen de onderzoekers waar hoe de eiwitcomplexen iets opschuiven, weg van het gebroken dna-eindje. “Daarmee maken ze het uiteinde vrij voor andere eiwitten, die het echte reparatiewerk doen”, zegt Dekker.
Ons lichaam heeft diverse manieren om gebroken dna weer aan elkaar te lijmen. Eén manier is om de losgebroken stukken dna gewoon weer aan elkaar te zetten. De andere manier is vernuftiger, en maakt gebruik van het feit dat we ieder chromosoom dubbel hebben. Speciale sleepeiwitten nemen het kapotte dna dan mee naar het zusterchromosoom, en plakken het er op de juiste plek tegenaan, zoals je een kinderpuzzel kunt maken door de stukjes één voor één op het voorbeeldplaatje te leggen.
Wat het eiwitcomplex precies bezielt om opeens zijn armen uit te steken als het op het dna gaat zitten, is onbekend. “De structuur van deze eiwitten is nog niet helemaal opgehelderd. Maar da’t dit gebeurt, is al waanzinnig genoeg. Je ziet hier dat cellen een heel systeem hebben bedacht om dit soort reparaties uit te voeren. Zeer fascinerend”, vindt Dekker.
Artistieke, sterk versimpelde weergave van het blootgelegde reparatiemechanisme. De hR/M/N-eiwitcomplexen houden gebroken stukken dna bij elkaar door met hun armen elkaar vast te grijpen. In het echt vormen de complexen clusters (‘klonten’) op het dna. (Illustratie: Molecular Biophysics Group, Kavli Institute)
Comments are closed.