De kracht van een enkele molecuul
* 5 januari 2001
promotie ir. M.L. Bennink, faculteit Technische Natuurkunde:
'Force spectronomy of single DNA-protein complexes, an optical
tweezers study'
Biologisch gezien is, wat wij als leven beschouwen, een geraffineerd
samenspel van een zeer groot aantal macromoleculen zoals DNA en
eiwitten. In iedere cel spelen zich processen af als replicatie,
recombinatie, transcriptie en translatie; deze zijn noodzakelijk voor
het behoud en het overleven van de cel en daarmee van het orgaan of
organisme waarvan het deel uitmaakt.
Met de gebruikelijke biochemische en celbiologische technieken heeft
Martin L. Bennink onderzoek verricht aan een zeer groot aantal
moleculen in een oplossing. De gemeten parameters zijn slechts
gemiddelden over een zeer groot aantal moleculen, omdat het niet
mogelijk is om bijvoorbeeld een eigenschap of het gedrag van één enkel
DNA-molecuul te bepalen. Stel: we nemen een enkel DNA-molecuul en
binden aan beide uiteinden daarvan een klein polystyreenbolletje. Als
we dan langzaam de bolletjes zich van elkaar laten verwijderen, en
simultaan de afstand meten tussen deze twee bolletjes en de kracht op
het DNA-molecuul, dan kunnen we zo de elastische eigenschappen van een
enkel DNA-molecuul bepalen onder allerlei omstandigheden. Deze manier
van meten aan moleculen is onlangs mogelijk geworden door de
ontwikkeling van het optisch pincet.
Nu de krachten om het DNA-molecuul te 'stretchen' bekend zijn, is de
methode ook bruikbaar om de binding en dissociatie van verschillende
eiwitmoleculen aan dit enkele DNA-molecuul te meten. Hierdoor is de
snelheid te bepalen waarmee bijvoorbeeld RecA-moleculen zich aan een
DNA-molecuul binden. Bovendien laten deze processen zich bestuderen
als functie van de kracht. Door toevoeging van histon-eiwitten aan het
DNA-molecuul is bijvoorbeeld bepaald hoe snel het DNA condenseert als
gevolg van de formatie van nucleosomen. Het uitrekken van de rij
nucleosomen geeft vervolgens aan dat de nucleosomen onder invloed van
kracht in het DNA-molecuul stuk voor stuk dissociëren. Beide
voorbeelden geven de kracht van de techniek aan: processen, die in de
levende cel plaatsvinden, zijn te bestuderen op het niveau van één
enkel molecuul.
promotoren prof. dr. B.G. de Grooth; prof. dr. J. Greve
contactpersoon drs. B. Meijering, tel. (053) 489 43 66
e-mail b.meijering@cent.utwente.nl
Universiteit Twente