Bacterie-eiwit vouwt DNA-lus om genen aan of uit te zetten

Sinds 1980 weten biochemici dat cellen gebruik maken van eiwitten die het DNA vouwen. Onlangs is het mechanisme in detail opgehelderd voor het zogeheten lac-operon van de bacterie Echerichia coli (Science, 1 maart). Dit eiwitcomplex heeft een speciale, regulerende taak in de cel. Gewoonlijk zit het vast aan het DNA. Behalve als er in de cel genoeg is van de voedingsstof lactose. Wanneer dit bindt aan het lac-operon, raakt het eiwit los van het DNA. Met als gevolg dat er drie genen worden aangeschakeld die coderen voor drie enzymen, nodig om lactose af te breken.

Onderzoekers van de universiteit van Pennsylvania (USA) bepaalden de driedimensionale struktuur van het vrije eiwit met lactose eraan, en van het vrije eiwit, gebonden aan DNA. De plaatjes leerden dat het lac-operon genen blokkeert door een lus te maken in de DNA-streng. De architectuur van het eiwitcomplex is daarop mooi afgestemd. Het eiwit met suiker heeft twee zwaaiende 'armen'. Wanneer lactose eraf schiet worden de twee armen gekruist. De gekruiste armen binden op twee plaatsen op de DNA-streng. Door deze naar elkaar toe te trekken, maken ze voorafgaand aan de genen een blokkerende DNA-lus.

Er zijn ook regulatie-eiwitten die DNA vouwen om genen aan te schakelen. Bij de muis zorgt een verwant van het IHF-eiwit dat de cel zich differentieert tot een immuun-cel (T-cel). Naar schatting hebben cellen enkele honderden eiwitten die DNA buigen en vervormen om de activiteit van genen te regelen.