Dus zó raapt de cel z'n dna bij elkaar: Delftse natuurkundigen leggen vast hoe eiwitten te werk gaan

'Dit was een celbiologische puzzel en die hebben we nu opgelost'

Een huzarenstukje: Delftse natuurkundigen zijn erin geslaagd te filmen hoe eiwitten vlak voor de celdeling het dna bij elkaar pakken. Een wonderlijke operatie, waarbij de eiwitten het touwachtige erfelijkheidsmolecuul aantrekken tot grote lasso's. Experts zijn in alle staten.

Still uit de video van de TU Delft. Foto Youtube

Dna zit in elke cel van het lichaam: een reusachtig, sliertvormig molecuul, waarop alle erfelijke eigenschappen in chemische taal staan weggeschreven. Bij elke celdeling moeten kleine, elastiekachtige eiwitcomplexjes die sliert zo oppakken dat hij niet in de knoop raakt. Onder kenners bestaat daarover discussie: werken de eiwitten als een soort haakjes die het dna bij elkaar harken, of werken ze meer als een naald en draad die het dna in lussen door hun oog trekken?

Het is dat laatste, kunnen wetenschappers onder leiding van hoogleraar moleculaire biofysica Cees Dekker nu vaststellen. Het team pinde een stukje dna aan twee uiteindes vast en liet de eiwitten erop los. Op de beverige filmpjes van het fenomeen is te zien hoe de ringvormige eiwitcomplexen op het dna gaan zitten en het dna door zich heen trekken, als een soort lasso. Die lussen kunnen vervolgens worden verpakt tot compacte worstjes, de chromosomen.

Tekst gaat verder onder de video.

'We hebben meteen allerlei kennis opgedaan over de manier waarop het maken van die lussen precies gaat', zegt Dekker. Zo ontstaan de lasso's met een snelheid van 1.500 dna-letters per seconde en gaat het proces niet symmetrisch: het eiwitcomplex blijkt maar aan één kant van het dna te trekken. 'Maar het belangrijkste is: dit was een celbiologische puzzel en die hebben we nu opgelost.'

Een beetje een ontdekking voor de liefhebbers, maar die zijn dan ook wel meteen lyrisch. 'Een enorme doorbraak', reageert vanuit de VS Job Dekker - geen familie - van het Howard Hughes Medical Institute. 'We weten al een aantal jaren dat chromosomen tijdens de celdeling opgevouwen worden als een serie lussen, die ook weer gesplitst wordt in kleinere lussen. De grote vraag was hoe die lussen gemaakt worden. En dat laten ze nu zien.'

Foto De Volkskrant. Bron: TU Delft

Bovendien is het aannemelijk dat de cel de lussenstrategie wel vaker gebruikt, zegt moleculair bioloog Benjamin Rowland van het Nederlands Kanker Instituut. Het lusvormende eiwitcomplex in kwestie, condensine, maakt namelijk deel uit van een hele familie die vergelijkbare taken verricht. 'Dat maakt dit tot zo'n enorme doorbraak. Dit staat echt aan de basis van het leven. Het is aannemelijk dat andere eiwitcomplexen ditzelfde principe gebruiken om structuur aan dna te geven.'

Praktische kanten zijn er ook. Zeg celdeling en het gaat al snel over de op hol geslagen celdeling die kanker heet. 'Een fout in dit systeem zou zeker een oorzaak kunnen zijn', zegt Rowland. Bovendien heeft de ontdekking gevolgen voor het begrijpen van welke genen wanneer tot expressie komen, verwacht hij. Hoe een cel dna precies bij zijn lurven pakt en opkrult, bepaalt mede welke genen er precies aan- en uitgeschakeld staan.

Maar voorlopig is het de fundamentele kennis die telt. 'Willen weten', zegt Dekker. 'De cel heeft een heel elegante manier om dna te organiseren. En die kunnen we nu gewoon zien.'