Radboud Universiteit Nijmegen
DNA-dynamiek in overvolle celkern in kaart gebracht
Datum bericht: 17 september 2010
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