Je leest:

Goedgevuld DNA

Goedgevuld DNA

Promovendus Erez Lieberman-Aiden van Harvard-MIT heeft de Lemelson-MIT Student Prize ontvangen voor zijn ontdekking dat DNA een fractalachtige structuur vertoont. Het gaat daarbij om een zogeheten ‘ruimtevullende kromme’, een wiskundig object waarvan tot eind vorige eeuw werd gedacht dat het niet voor zou kunnen komen in de natuur.

Het was tijdenlang een raadsel hoe DNA opgeborgen is in de kern van een cel. Helemaal uitgevouwen en ontrold is het DNA uit een cel bijna twee meter lang en op een of andere manier past dit allemaal in een celkern van een honderdste millimeter in diameter. Erez Lieberman-Aiden heeft de laatste jaren als promovendus gewerkt aan een nieuwe techniek om het menselijk genoom driedimensionaal in kaart te brengen. De techniek heet Hi-C. De promovendus van Harvard-MIT (Division of Health Sciences and Technology) heeft hiervoor de Lemelson-MIT Student Prize ter waarde van 30.000 dollar ontvangen.

Erez Lieberman-Aiden. Afbeelding: Lemelson-MIT Program
Toestemming van Erez Lieberman

Volgens Lieberman-Aiden heeft het menselijke genoom in opgevouwen vorm een fractalachtige structuur, waardoor het heel weinig ruimte inneemt en niet in de knoop raakt. Een idee dat aan de grondslag van de nieuwe techniek ligt, is dat de functie van een cel afhangt van de manier waarop het genoom in de celkern is opgeslagen. Door stukken van het genoom te bevriezen, hebben Lieberman-Aiden en zijn collega’s stukken DNA kunnen identificeren, die zich in de uitgerekte streng ver uit elkaar bevinden, maar in het driedimensionale model tegen elkaar aan liggen en op die manier de functie van de cel beïnvloeden.

Lieberman-Aiden en zijn collega’s hebben nog verder ingezoomd en gekeken naar de manier waarop strengen in het genoom zijn opgevouwen. De structuur die ze daarin herkenden was die van een ruimtevullende kromme. Dit is een ééndimensionale kromme, die de ruimte zo dicht vult, dat het een hoger dimensionaal object lijkt. De tweedimensionale versie hiervan werd in 1890 ontdekt door Giuseppe Peano. Hij vond een kromme die door ieder punt van het eenheidsvierkant gaat.

Vier iteraties in de constructie van de Peanokromme

De ruimtevullende kromme is een wiskundig object, waarvan lange tijd werd gedacht dat het niet voor zou kunnen komen in de natuur, tot een groep natuurkundigen het eind vorige eeuw herkende in de begintoestand van een condenserend polymeer. Tot de ontdekking van Lieberman-Aiden en zijn collega’s was dat de enige situatie waarin de ruimtevullende kromme in de natuur is aangetroffen.

Vorig jaar publiceerde Erez Lieberman-Aiden zijn vondst in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrif Science

Zie ook:

Artikel in Harvard Magazine

Dit artikel is een publicatie van Nieuw Archief voor Wiskunde.
© Nieuw Archief voor Wiskunde, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 juni 2010

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.