Universiteit Twente

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