DNA-dynamiek in overvolle celkern in kaart gebracht

0
223

Histonen en hun moleculaire staarten hebben een sleutelpositie voor het oprollen, aflezen en repareren van DNA. Een publicatie in het toptijdschrift Cell werpt licht op de biochemische processen die daaraan ten grondslag liggen.

DNA bestaat uit zeer lange moleculen die op een of andere manier in een kleine celkern moeten passen. Zo is het menselijk DNA bij elkaar twee meter lang. In de cel worden die slierten netjes opgerold om zogeheten histonen – zeg maar een soort garenklosjes. Om elk klosje rollen ongeveer 150 baseparen van het DNA tot een nucleosoom. Aangezien een mens ongeveer drie miljard baseparen DNA heeft, bevat elke cel ontzettend veel histonen. De nucleosomen rollen weer verder op tot chromatine.

Oprollen en aflezen
Dat oprollen is heel handig voor het wegbergen van het DNA – maar om het DNA af te lezen moet het toch weer wat uitgepakt worden. Dat gebeurt onder andere met behulp van de staarten van de histonen die uit de garenklosjes steken. Hier kunnen bepaalde moleculen aangezet worden, waarna de structuur van chromatine minder compact wordt. Hierna kan het DNA worden afgelezen en vertaald worden in eiwitten.

Bezette staartposities
Echter, aan de verschillende moleculen aan de staarten kunnen ook direct eiwitten binden die belangrijk zijn voor allerlei werkzaamheden op het DNA – bijvoorbeeld het aflezen van het DNA of het herstel van schade aan het DNA. Onderzoekers onder leiding van prof. Henk Stunnenberg van het Nijmegen Centre for Molecular Life Sciences (NCMLS) van de Radboud Universiteit Nijmegen hebben nu samen Michiel Vermeulen (UMC, Utrecht) en de onderzoekers van het Matthias Mann lab (München, Duitsland) ontdekt welke eiwitten en groepen van eiwitten aan de histonstaarten binden. Vervolgens kunnen die eiwitten hun werk doen bij het DNA. In Nijmegen werd aangetoond dat de onderzochte histon-variaties en bijbehorende geïdentificeerde eiwitten in de cel (`in vivo’) inderdaad op dezelfde plekken zitten, een elegant en noodzakelijk bewijs voor deze studie.

Nijmeegse expertise
NCMLS-onderzoeker Hendrik Marks, een van de auteurs, licht toe: ‘Onze expertise in ChIP-Seq en sequencing, waarbij eiwitbindingsplaatsen op het DNA bepaald worden met behulp van het ultra-deep sequencing, was hierbij doorslaggevend. Door deze studie hebben we meer inzicht gekregen in de fundamentele aspecten van de regulatie van transcriptie en chromatine-structuren. Dit kan uiteindelijk belangrijke bijdragen leveren aan ziekten waarbij transcriptie en chromatine niet goed gereguleerd wordt, zoals kanker.’

Het onderzoek wordt vrijdag 17 september gepubliceerd in het wetenschappelijke toptijdschrift Cell.

Filomena Matarese, Michiel Vermeulen, Christian Eberl, Hendrik Marks e.a; Quantitative interaction proteomics and genome-wide profiling of epigenetic histone marks and their readers; Cell 17 september

Bron: UMC St Radboud