DNA hangt met zijn inactieve delen aan de kernwand

Menselijk DNA wordt in lange strengen opgehangen aan de binnenkant van de celkernwand, als een feestslinger aan het plafond. De ophanghaken worden gevormd door grote blokken inactieve genen die aan de kernwand kleven. Dat hebben Bas van Steensel en zijn collega’s van het Nederlands Kanker Instituut en het Erasmus Medisch Centrum voor het eerst gedetailleerd vastgelegd (Nature, 7 mei).

Daarmee hebben ze een decennia oud raadsel opgelost: rek je het DNA van één menselijke cel uit, dan krijg je een twee meter lange draad. Hoe krijgt de cel dat in haar minuscule kern gepropt? Alsof je kilometers draad ordentelijk in een knikker wil stoppen, volgens Van Steensel.

Bepaalde stukken DNA blijken vast te plakken aan de nucleaire lamina, de binnenste bekleding van de celkernwand. Om dit zichtbaar te maken, voegden de onderzoekers een kunstmatig enzym toe aan longcellen. Dit enzym plakt met zijn voorkant aan de kernwand en zet met zijn achterkant een stempel – in de vorm van methylmoleculen – op al het DNA dat in de buurt komt. Zo wordt al het DNA dat aan de kernwand plakt gemarkeerd.

De onderzoekers vonden 1.300 gemarkeerde stukken DNA. Deze aan de kernwand opgehangen stukken waren relatief groot, elk ongeveer een tienduizendste deel van het totale genoom. Ze werden scherp begrensd door stopcodes: tot hier aan de wand vast plakken en de rest los laten hangen.

Opvallend genoeg bevatte het aan de kernwand gehechte DNA alleen maar genen die niet actief waren. De onderzoekers denken dat het ophangsysteem de genen organiseert. De actieve genen hangen in lussen van het plafond en bungelen midden in de kern, waar ze nodig zijn om eiwitten te maken. De inactieve genen worden langs de zijkant van de kern geparkeerd.

Het zou kunnen dat daarmee simpelweg ruimte wordt gemaakt voor actieve genen. De onderzoekers vermoeden echter dat de cel bepaalde genen expres inactief maakt – en houdt – door ze aan de kernwand te hechten. Eerder bleek namelijk dat genen inactief worden als ze kunstmatig naar de kernwand worden verplaatst.

De onderzoekers kijken nu hoe dynamisch het ophangsysteem is. Ze denken dat de cel DNA van de wand naar het midden van de kern kan verhuizen en omgekeerd, wellicht om bij nieuwe omstandigheden nieuwe genen te activeren. Welke stukken DNA tegen de kernwand zitten, verschilt volgens Van Steensel niet alleen van tijd tot tijd, maar ook van cel tot cel. Daarom kijken hij en zijn collega’s nu naar het ophangsysteem in andere typen menselijke cellen. Berber Rouwé