Bionieuws

Gen & Micro

Knoopvormig dna betrapt in menselijke cel

Illustratie van de structuur van i-motif-dna in cellen, samen met het ontwikkelde antilichaam om het knoopvormig dna mee te detecteren. Foto © Chris Hammang

Niet de karakteristieke dubbele helix, maar dna opgerold in een soort knoopvorm. Deze afwijkende dna-structuur blijkt aanwezig in menselijke cellen en speelt waarschijnlijk een belangrijke rol in het aan- en uitzetten van genen. Dat schrijven Australische onderzoekers 23 april in Nature Chemistry. Dat dna zich onder zeer specifieke omstandigheden in dergelijke bochten kan wringen was al aangetoond in het lab, maar de knoopstructuur is nu voor het eerst zichtbaar gemaakt in menselijke cellijnen met behulp van een specifiek antilichaam.

Wenteltrap
De dubbele helix is sinds de ontdekking in 1953 door Watson en Crick hét symbool van de genetica. Nucleobasen van tegenover elkaar liggende strengen gaan een binding met elkaar aan, cytosine met guanine, en adenine met thymine, en vormen zo de treden van de wenteltrap. Inmiddels is bekend dat dit niet altijd het geval is. Dna kan bijvoorbeeld ook voorkomen als vier losse, enkelvoudige dna-strengen waarbij ofwel guanines aan elkaar binden en een zogeheten G-quadruplex vormen, of waarbij juist cytosines aan elkaar binden en het zogeheten i-motif-dna vormen uit de huidige studie.

Beide dna-vormen konden tot voor kort alleen in het lab gemaakt worden. Maar met de ontwikkeling van een fluorescerend antilichaam visualiseerden wetenschappers in 2013 het G-complex, toonden diens aanwezigheid aan in menselijke cellen en maakten hun regulerende functie meer aannemelijk (Nature Chemistry, 2013). In de huidige studie ontwikkelen de Australiërs een dergelijk fluorescerend antilichaam voor het knoopvormige i-motif-dna.

Schade
De biologen tonen met hun antilichaam aan dat ook i-motif-dna voorkomt in menselijke cellen en vooral ontstaat tegen het einde van de G1-fase van de celcyclus, het moment waarom dna actief wordt afgelezen en de meeste eiwitten worden aangemaakt ter voorbereiding op celdeling. Ook troffen ze het dna vooral aan in promotorregio’s van het genoom en in telomeren, de uiteinden van chromosomen die het dna beschermen tegen cellulaire schade. Volgens de onderzoekers zijn dit sterke aanwijzingen dat ook het knoopvormige dna een belangrijke regulerende functie heeft, alhoewel de details daarvan nog niet bekend zijn. ‘Waarschijnlijk helpt het dna bij het aan- en uitzetten van genen, en beïnvloedt het welke genen al dan niet actief worden afgelezen’, vertelt eerste auteur Mahdi Zeraati in een begeleidend persbericht van het Garvan Institute of Medical Research in Sydney.

Rechtvaardiging
‘Het is een interessante studie: cellijnen zijn over het algemeen heel representatief voor wat er in een organisme gebeurt. Het is in dit geval dus aannemelijk dat i-motif-dna in onze cellen zit, net zoals dat inmiddels overtuigend is aangetoond voor de G-structuren’, zegt Marcel Tijsterman, geneticus bij het Leids Universitair Medisch Centrum en niet betrokken bij de studie. ‘Het blijft echter de vraag of de knoopstructuren ook echt een functie hebben, dat is nog lang niet aangetoond. Maar deze studie geeft wel de rechtvaardiging om hier meer onderzoek naar te doen.’

Dit artikel verscheen 28 april in Bionieuws 8