Je leest:

Vierdubbel DNA in menselijke cellen

Vierdubbel DNA in menselijke cellen

‘G-quadruplexen’ bieden aanknopingspunt voor ontwikkeling nieuwe kankertherapie

Auteur: | 25 januari 2013

Sinds Watson en Crick de structuur zestig jaar geleden wereldkundig maakten, heeft de dubbele DNA helix zich in ons collectieve geheugen genesteld. De wenteltrap is inmiddels een krachtig icoon geworden van de (bio)-wetenschap. Maar dat beeld behoeft enige aanvulling, melden onderzoekers van de universiteit van Cambridge nu. DNA blijkt incidenteel ook als viervoudige structuur in onze cellen voor te komen. De ontdekking biedt nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling van medicijnen tegen kanker.

Onderzoekers waren al langer bekend met het viervoudige DNA, maar nog niemand had het in levende cellen aangetroffen. Het was altijd ‘gemaakt’ onder laboratoriumomstandigheden. Cruciaal ingrediënt: DNA met relatief veel guanine bouwstenen. Vier losse, enkelvoudige DNA-ketens blijken dan via het guanine aan elkaar te kunnen koppelen tot een zoganaamd ‘G-quadruplex’ – waarbij die G dus voor guanine staat. Guanine is één van de vier chemische groepen (nucleobasen) die de treden vormen van de DNA-wenteltrap en die daarmee de genetische codering verzorgen (naast adenine, cytosine en thymine).

De G-quadruplex structuur ontstaat als de guaninebasen van vier losse enkelvoudige DNA-ketens zich onderling met elkaar verbinden.
University of Cambridge

Uit computersimulaties was al gebleken dat veel plekken in ons DNA zodanig guanine-rijk zijn dat de vorming van quadruplexen in levende cellen voor de hand ligt. Bijvoorbeeld bij de telomeren, de chromosoom-uiteinden die het DNA beschermen tegen ‘rafelen’ en die cellulaire schade en aftakeling tegengaan. Maar ook in gebieden waarvan bekend is dat ze een regulerende functie hebben bij de celdeling.

Fluorescerende antilichamen

Om de betekenis van dit alles te kunnen achterhalen was het essentieel om zicht te krijgen waar en wanneer de G-quadruplexen in levende cellen voorkomen. Dat is precies waar de Engelse onderzoekers nu in zijn geslaagd. Ze publiceerden hun resultaten afgelopen zondag op de website van Nature Chemistry.

De Engelsen ontwikkelden speciale fluorescerende antilichamen, die specifiek aan de quadruplexen hechten. Ze konden zo aantonen aan dat de viervoudige structuren vrij vaak en langs het hele menselijke DNA voorkomen. Bijzonder was dat ze verhoogde fluorescentie waarnamen in de fase voorafgaand aan de celdeling, de fase van DNA replicatie. Juist op dat moment blijken de viervoudige structuren dus veel voor te komen. Dit biedt aanknopingspunten voor het tegengaan van kanker.

Fluorescerende antilichamen tonen de aanwezigheid van G-quadruplexen in levende cellen (links) en chromosomen (rechts).
University of Cambridge

Vangen en stabiliseren

De ontwikkeling van kanker is doorgaans gedreven door oncogenen – gemuteerde genen die tot een verhoogde DNA replicatie leiden. Nu is komen vast te staan dat de viervoudige DNA-structuur bij die replicatie een rol speelt, ligt een nieuwe route open om kanker tegen te gaan. “We hebben al gezien dat we het quadruplex-DNA met synthetische moleculen kunnen vangen en stabiliseren”, meldt onderzoeksleider Shankar Balasubramanian op de site van de Universiteit van Cambridge. Hij hoopt zo inzicht te verwerven in het tot stand brengen van ongewenste celdeling en de tumorvorming die daarvan het resultaat is.

Shankar Balasubramanian voor een muurschildering in zijn kantoor, die een DNA quadruplex verbeeldt: ‘Living by the code’, van kunstenares Annie Newman.
University of Cambridge

Bronnen:

  • Giulia Biffi, David Tannahill, John McCafferty & Shankar Balasubramanian: Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells. Nature Chemistry (2013) Published online 20 January doi:10.1038/nchem.1548
  • Four-stranded ‘quadruple helix’ DNA structure proven to exist in human cells (persbericht)
  • Vierdubbele helix betrapt (Chemisch2Weekblad)
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 25 januari 2013

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.