Je leest:

Details DNA transcriptie opgehelderd

Details DNA transcriptie opgehelderd

Auteur: | 28 augustus 2003

De productie van eiwitten in cellen verloopt volgens een complex biochemisch proces waarbij tientallen enzymen en andere biologische moleculen betrokken zijn. Onderzoekers van Cornell University uit Ithaca in de Amerikaanse staat New York hebben onlangs in het tijdschrift Science een belangrijk detail van dit proces opgehelderd. Ze toonden aan dat een eiwitcomplex bekend onder de naam FACT een sleutelrol speelt bij het ‘uitpakken’ van chromosomaal DNA zodat de genetische informatie voor de eiwitproductie gelezen kan worden.

De Cornell onderzoekers, onder leiding van John T. Lis, hoogleraar moleculaire biologie, deden hun studie bij fruitvliegjes. Maar de opgedane kennis over de biochemie van het uitpakken en aflezen van DNA is van belang voor alle organismen. DNA transcriptie is een van de elementaire processen in het functioneren van een cel. Het is zowel van belang bij de expressie van ‘gewone’ genen als van genen die verantwoordelijk zijn voor ziekte.

In een celkernen zit het DNA opgevouwen in nucleosomen (die op hun beurt weer nog grotere structuren vormen; chromatine en chromosomen). Om bij de informatie te kunnen die op het DNA aanwezig is, moeten de nucleosomen eerst uiteengerafeld worden. Een belangrijke onopgehelderde vraag is hoe dit in gang wordt gezet. Er waren indicaties dat een bepaald eiwitcomplex met de naam FACT (voor Facilitates Chromatin Transcription, Facilitering Chromatine Transcriptie) een begeleidende rol speelt. De Cornell onderzoekers hebben nu duidelijk laten zien dat dit eiwitcomplex inderdaad actief is.

Ze maakten gebruik van de reactie van fruitvliegjes op een hitteschok. Bekend was dat daarbij grote hoeveelheden van een hittebestendig eiwit werden aangemaakt. Lis en collegae keken nu in detail naar de activering van het gen met de genetische code voor de aanmaak van dat eiwit. Pas als het betreffende gen uit de nucleosomale kluwen is blootgelegd kan het enzym RNA polymerase II de code aflezen en overbrengen in een ander molecuul, het boodschapper RNA (mRNA – messengerRNA). Deze boodschapper gaat vervolgens naar een van de ribosomen, de cellulaire eiwitfabrieken van de cel. Daar wordt dan aan de hand van de code het juiste eiwit vervaardigd.

Schematische weergave van het proces van DNA-transcriptie. RNA polymerase II loopt langs de uiteengerafelde DNA-keten en maakt een RNA-kopie van de genen die voor de eiwitproductie coderen. De snelheid ligt rond de dertig nucleotiden per seconde. De transcriptie stopt op het moment dat het polymerase een specifieke terminatie-code tegenkomt. Klik op het plaatje voor een grotere versie. Illustratie: Nobel e-Museum

Binnen seconden nadat de fruitvliegjes aan hoge temperatuur zijn blootgesteld blijkt RNA polymerase II (kortweg Pol II genoemd) actief te zijn op de plaatsen waar de hitteschok-genen zich bevinden. De onderzoekers onderbraken die Pol II activiteit door chemicaliën toe te voegen die de betrokken moleculen via crosslinking fixeren. Daarnaast voegden ze gemodificeerde antilichamen toe die specifiek aan Pol II of aan FACT binden en bovendien de eigenschap bezitten dat ze oplichten bij bestraling met UV-licht. Daardoor is onder een microscoop precies te zien waar de Pol II en FACT moleculen zich bevinden.

Door in verschillende stadia de fixerende chemicaliën toe te voegen konden de onderzoekers een stap-voor-stap weerslag van het proces van nucleosoom-ontrafeling maken. Daarbij werd zonneklaar duidelijk dat behalve Pol II ook FACT was betrokken. Via nog preciezere biochemische methoden werd duidelijk dat FACT (samen met enkele andere eiwitten) precies actief is op plaatsen waar het een rol kan spelen in het ontrafelen en opvouwen van het nucleosoom.

Op de omslag van Science van 22 augustus zijn de chromosomen te zien van de speekselklieren van de fruitvlieg, nadat ze een korte hitteschok ondergingen. Als reactie op de hitteschok produceert de fruitvlieg een hittebestendig eiwit. Hiervoor moet het in het chromosoom opgevouwen DNA afgelezen worden en wel precies daar waar het gen met de informatie voor de eiwitproductie zit. Op het plaatje geven de witte plekken de plaatsen aan waar het chromosoom geopend is. Ze werden geïdentificeerd door kleuring met fluorescente antilichamen. Copyright Science magazine

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 28 augustus 2003

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.