Het DNA in onze genen codeert voor eiwitten, die essentieel zijn voor de cel. Deze expressie wordt nauwkeurig gereguleerd door moleculaire schakelaars die aan DNA kunnen binden. Hoe dit werkt, is ooit door Jacob en Monod uitgezocht in genetische studies van het lactose-metabolisme in de bacterie Escherichia coli. Verantwoordelijk voor de regulatie is de zgn. Lac-repressor. Dit eiwit bindt aan de Lac-operator, aan het begin van het Lac-operon, waarin genen liggen die betrokken zijn bij lactose metabolisme. Als de Lac-repressor aan dit DNA bindt, wordt de gen-expressie geblokkeerd. Wanneer een inducer zoals allolactose aan de repressor bindt, dissocieert de repressor van de operator en begint de gen expressie.

Julija Romanuka bestudeerde met behulp van NMR-spectroscopie hoe de Lac-repressor de operator herkent en hoe de DNA-binding beïnvloed wordt door inducers. Voor de studie van de operatorherkenning heeft zij complexen gemaakt van de DNA-bindende domeinen (‘headpiece’) van de Lac-repressor met verschillende Lac-operatoren. De NMR-spectra geven een atomair beeld van de structuur en beweeglijkheid van deze complexen en laten zien hoe de headpieces hun conformatie aanpassen voor optimale binding.

Ook maakte Romanuka een Lac-repressor-mutant met alleen ‘headpieces’ en inducer-bindend ‘core’ domein. NMR-analyse van deze functionele repressor in complexen met en zonder inducer en operator, gaf gedetailleerd inzicht in het verband tussen inducer- en DNA-binding, en ondersteunt een eenvoudig model voor de allostere signaaloverdracht.

14-04-2009, 12:45 uur , Academiegebouw, Domplein 29, Utrecht. Julija Romanuka, Scheikunde Proefschrift: NMR Studies of the Allosteric Effectors of the Lac Operon Promotor 1: Prof.dr. R. Boelens Promotor 2: Prof.dr. R. Kaptein