DNA-sliertjes worden springende lusjes

Blijf draaien aan het uiteinde van een tuinslang, een veter, een koptelefoonsnoertje, en op zeker moment zal er ergens langs de sliert een gedraaide lus tevoorschijn floepen. Zulke kronkellusjes komen ook voor in DNA-moleculen – immers ook moleculen met een sliertvorm.

En ze hebben onverwachte eigenschappen, ontdekten promovendus Marijn van Loenhout en collega’s onder leiding van hoogleraar Cees Dekker van de TU Delft: de DNA-lusjes verplaatsen zich niet alleen geleidelijk langs de DNA-sliert, maar kunnen ook plotseling verspringen (Science online, 13 september)

In totaal zit er in iedere cel voor een meter of twee aan DNA-moleculen, dus een beetje frommelen is wel nodig om dat allemaal in een celkern te proppen. Om een warrige knoedel vol knopen te vermijden zijn de kronkelingen van het DNA strak georganiseerd, al is over die organisatie nog veel onbekend.

Wel is al duidelijk dat DNA-kronkellusjes van het gedraaide-tuinslang-soort een rol spelen in de celmachinerie. Aan de basis van zo’n lusje raken twee stukjes DNA elkaar, die normaal gesproken op afstand van elkaar zitten. Sommige eiwitten maken hier gebruik van om gericht DNA-fragmentjes om te wisselen, of om genen uit- of aan te schakelen.

Natuurkundige Van Loenhout en collega’s onderzochten de DNA-lusjes nader door ze zelf te maken. Ze spanden een kort stukje DNA op, met aan één uiteinde een klein magneetje. Door een grotere magneet in de rondte te draaien, draait het kleine magneetje mee. Zo konden ze de DNA-sliert steeds verder opwinden, tot de bewuste lusjes tevoorschijn floepten. Daarna bekeken ze het DNA met een microscoop (geholpen door lichtgevende moleculen die aan het DNA gekoppeld waren).

Op deze beelden verschijnen de lusjes als heldere vlekjes. Als het DNA flink strakgetrokken wordt, blijven de lusjes op hun plaats zitten, maar zo gauw de trekkracht wat afneemt, gaan de lusjes aan het zwerven. In een halve seconde konden ze zich een micrometer verplaatsen, op een totale DNA-lengte van 5 micrometer (een micrometer is een duizendste millimeter).

Maar ook bleken de lusjes plotseling te kunnen verspringen: een lusje op één positie verdween, en vrijwel meteen (binnen 20 milliseconden) verscheen er elders een ander lusje, soms wel een volle micrometer verderop. Dit springende-lus-verschijnsel, onverwacht en nog niet eerder beschreven, speelt misschien een rol bij de coördinatie van de DNA-uitleesmachinerie over langere afstanden, speculeren de onderzoekers.

Bruno van Wayenburg