Je leest:

Leids onderzoeker brengt chemische details van DNA reparatie in kaart

Leids onderzoeker brengt chemische details van DNA reparatie in kaart

Auteur: | 13 juni 2008

De Leidse enzymoloog Alexey Cherepanov slaagde er in om met behulp van vaste stof NMR tot in detail vast te stellen hoe een breuk in een streng DNA gedicht wordt. Hij maakte er een filmpje van en publiceert er deze week over in het wetenschappelijke toptijdschrift PNAS.

Wetenschappers zijn erg benieuwd hoe ons lichaam in staat het is het DNA in goede conditie te houden. Kennis van de processen die daarbij een rol spelen kan helpen ziekten te voorkomen of te genezen.

De Leidse wetenschapper Alexey Cherepanov werkte de afgelopen jaren aan een manier om het werk van het enzym DNA-ligase chemisch in kaart te brengen. DNA-ligase herstelt breuken in het DNA in een fractie van een seconde, zodat het lastig is zicht te krijgen op de details. Cherepanov gebruikte een techniek waarbij hij de interactie tussen het enzym en een eenvoudig virus op gezette tijdstippen stil kan leggen via afkoelen tot honderd graden onder nul. Met behulp van geavanceerde NMR-technieken (Nuclear Magnetic Resonance) kan hij dan de toestand van het enzym in kaart brengen.

Dr. Alexey Cherepanov: ’Het eerste waar je aan denkt zijn natuurlijk de mogelijke medische toepassingen. Als we snappen hoe DNA-ligase werkt kunnen we in de toekomst meer te weten komen over ziektes die te maken hebben met beschadigingen in het DNA."

Chemische truc

Cherepanovs publicatie in PNAS betreft de chemische truc die hij ontwikkelde om er voor te zorgen dat de reparatiereactie pas begint op het moment dat hij dat wil. Vervolgens is het een kwestie van timing: door het enzym op verschillende momenten in te vriezen, kan hij de verschillende fases van de reparatiereactie bestuderen.

In de nieuwsbrief van de Leidse universiteit verwoordt Cherepanov deze week zijn enthousiasme over het onderzoeksresultaat: ‘Je ziet de verschillende stadia van de reactie. Eerst zie je magnesium binden. Dan zie je dat er een soort vijfbenig tussenstadium is. Dat is heel controversieel, want onderzoekers liggen altijd in de clinch of die stap er wel of niet is. Het is een prachtig gezicht. Als het DNA-ligase bindt met ATP, zie je dat het dat letterlijk in een greep neemt, openmaakt om de energie vrij te laten komen, en het vervolgens weer uitspuwt. En we kunnen het energielandschap meten. Dat hebben we echt als allereersten gedaan.’

Het dichtplakken van een gat in DNA

De bovenkant van de karakteristieke dubbele helix structuur van DNA, met de breuk. Van bovenaf nadert het ATP molecuul, dat vast zit aan het enzym DNA-ligase. Het magnesium is dan al vrijgemaakt uit de lichtgevoelige verpakking, om de reactie te laten beginnen.

In het midden de tussenstap die de onderzoekers ontdekten. Eén verbinding op weg naar reparatie van het DNA is al gelegd, maar de andere is nog niet verbroken.

Hier is te zien hoe het enzym het gat dicht, en daarmee het DNA repareert, gebruikmakend van de energie van het ATP. Het chemische mechanisme van dit proces was controversieel, en is nu voor het eerst gefilmd en in kaart gebracht met hoge resolutie vaste stof NMR.

Klik op het plaatje voor een grotere versie.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 juni 2008
NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.