Home > News & Agenda > News archive > Hoe ons lichaam de eindjes aan elkaar knoopt om gebroken DNA te herstellen
News archive
07/28/2016

Hoe ons lichaam de eindjes aan elkaar knoopt om gebroken DNA te herstellen

Dagelijks breekt ons DNA duizenden keren, met mogelijk drastische gevolgen zoals het ontstaan van kanker. VU-wetenschappers hebben voor het eerst gefilmd hoe ons lichaam op ingenieuze wijze gebroken DNA snel weer kan repareren. Zij publiceerden hierover in Nature.

Dit herstelproces berust op het vormen van unieke eiwitbruggen tussen de gebroken eindjes van het DNA. Deze bruggen zijn tegelijkertijd heel stevig maar toch mobiel. De formatie van deze bruggen is een cruciale stap in het herstellen van breuken in DNA. Eerder is wel gespeculeerd over een dergelijke brugstructuur, maar tot op heden was het niet mogelijk om deze bruggen direct te kunnen zien en te bestuderen.

VU-natuurkundigen Ineke Brouwer, Gerrit Sitters, Andrea Candelli, Stephanie Heerema en Iddo Heller werkten samen aan dit onderzoek onder leiding van Professoren Erwin Peterman en Gijs Wuite, in een samenwerking met het team van Mauro Modesti, werkzaam aan het Kanker Instituut in Marseille. Met hun experimentele techniek kunnen de onderzoekers dit complexe moleculaire proces direct in beeld brengen en bestuderen, waardoor duidelijk wordt wat de cruciale rol is die de eiwitten spelen bij het repareren van gebroken DNA.

Reparatiemechanisme voor DNA
Het DNA in onze cellen raakt aan de lopende band beschadigd, aan de ene kant door normale processen in de cel en aan de andere kant door externe factoren zoals zonlicht. Als deze breuken niet gerepareerd worden, kan dit leiden tot onwenselijke mutaties en zelfs kanker. Eén van de meest schadelijke soorten schade aan het DNA is een dubbelstrengs-breuk, waarbij het DNA uiteen valt in twee losse stukken.

Ondanks het vele onderzoek dat eerder is gedaan aan de individuele spelers in dit reparatiemechanisme, zijn enkele cruciale stappen, zoals hoe de einden van de DNA-fragmenten daadwerkelijk bij elkaar gebracht worden, nog onbekend. In dit artikel demonstreren de VU-onderzoekers een nieuwe methode waarbij zij de uiteinden van twee afzonderlijke DNA-strengen vast kunnen pakken en manipuleren. Tegelijkertijd kunnen ze de krachten die op de DNA-strengen werken meten en de eiwitten die aan het DNA gebonden zijn zichtbaar maken. De onderzoekers hebben met dit instrument een dubbelstrengs-breuk kunnen induceren en de respons van de reparatie-eiwitten in beeld kunnen brengen. Deze baanbrekende technologie wordt op commerciële basis via het VU spin-off bedrijf LUMICKS b.v. beschikbaar gesteld voor wetenschappers over de hele wereld.

Klittenband
De onderzoekers zagen dat complexen van twee verschillende eiwitten (XRCC4 en XLF) in staat zijn om bruggen te vormen tussen gebroken DNA-strengen en zo de strengen bij elkaar houden. Dit is een unieke moleculaire structuur. Deze bruggen hebben verrassende eigenschappen: aan de ene kant zijn ze heel sterk, maar aan de andere kant zijn ze mobiel en kunnen dus langs het DNA schuiven.

De natuurkundigen hebben laten zien dat de eigenschappen van de eiwitcomplexen en hun interactie met DNA geoptimaliseerd zijn om deze bruggen te vormen: ze binden stabiel aan het DNA, zijn toch erg mobiel en veranderen de mechanische eigenschappen van het DNA niet. “Deze verbinding is als klittenband: het is erg sterk, maar kan toch gemakkelijk aangepast en verplaatst worden. Op deze manier wordt heel snel een verbinding gevormd tussen DNA-fragmenten, maar kan deze verbinding gemakkelijk verplaatst worden. Zo blijven de einden toegankelijk om door andere eiwitten verder gerepareerd te worden,” legt Brouwer uit.

DNA-herstellen-groot

Foto: Jerom Langeveld

© Copyright VU University Amsterdam

spamfuik@vu.nl