Onderzoekers filmen eiwit in actie

Onderzoekers filmen eiwit in actie
^bron:nu.nl

ROTTERDAM/DELFT - Nederlandse wetenschappers hebben opnames gemaakt van eiwitcomplexen die beschadigd DNA herstellen. De onderzoekers schrijven daarover in de donderdag verschijnende editie van het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

In delende cellen treden voortdurend breuken op in DNA-moleculen. Dat zijn ernstige fouten die kunnen leiden tot het afsterven van cellen of tot fouten in het kopiëren van DNA, met kanker als gevolg. Een eiwitcomplex, bestaande uit de combinatie van de drie eiwitten, houdt dit soort breuken bijeen totdat ze gerepareerd kunnen worden.

Sleutelrol
Volgens biofysici van het Kavli Institute of Nanoscience van de Technische Universiteit Delft en moleculairbiologen van het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam speelt bij de reparatie de vormverandering van het zogeheten Mre11-complex een sleutelrol. De Delftse onderzoekers Fernando Moreno Herrero, Nynke Dekker en Cees Dekker en hun Rotterdamse collega's Martijn de Jager, Roland Kanaar en Claire Wyman deden hun waarnemingen met een atomairekrachtmicroscoop (AFM).

Die microscoop bestaat uit een minuscuul hefboompje met een scherp naaldje aan de onderkant dat het oppervlak van het te meten object aftast, waarbij het hefboompje omhoog stoot. Deze verplaatsingen worden gemeten en vertaald in een afbeelding.

80.000 kleiner dan een haar
Daarbij gaat het om afmetingen van nanometers ofwel objecten die ongeveer 80.000 keer kleiner zijn dan de doorsnede van een menselijke haar. Met een AFM-tastmicroscoop kan een nanomachine als een eiwit tot op het niveau van afzonderlijke moleculen worden afgebeeld.

In de gebruikte opstelling kan de AFM metingen doen in vloeistof, de natuurlijke omgeving voor biologisch actieve eiwitten. De dynamiek van die eiwitten kon minuten- tot urenlang worden gevolgd, zodat een eiwit 'in actie' kon worden gefilmd.

Beweging
Een Mre11-complex bestaat uit een lichaam en twee gebogen armen. De armen zijn constant in beweging, waarbij de uiteinden ervan elkaar voortdurend grijpen en weer loslaten. Als het eiwitcomplex aan een stuk DNA bindt, blijken de handen los te laten en de armen zich evenwijdig aan elkaar te strekken. Ontmoeten ze een ander complex dat hetzelfde doet, dan grijpen de handen elkaar en zo verbinden twee complexen twee gebroken stukken DNA.

De erfelijke eigenschappen van levende organismen liggen vast op de chromosomen van die organismen. De chromosomen zijn opgebouwd uit lange ketens DNA die omgerold liggen rond chromatine-eiwitten. Bij de voortdurende deling van cellen, verdubbelt het DNA zich. Daarbij komt het vaak voor dat het DNA breekt. Dan komt het in de natuur aanwezige complex van drie eiwitten (Rad50, Mre11 en Nbs1), dat reparaties kan verrichten, goed van pas.