Hoe ons lichaam gebroken DNA herstelt

VU-onderzoekers wilden ontdekken hoe ons lichaam gebroken DNA repareert. Met een zelfontwikkelde nieuwe technologie legden ze voor het eerst eiwitbruggen bloot, die cruciaal zijn in dit herstelproces. De publicatie van het onderzoek geleid door natuurkundige Ineke Brouwer is onlangs verschenen in Nature.

Speculatie wordt werkelijkheid

Over het bestaan van de brugstructuur is eerder gespeculeerd, met de technologie is het nu mogelijk om deze daadwerkelijk te zien. Met de nieuwe methode kunnen de uiteinden van twee afzonderlijke DNA-strengen door middel van optische pincetten worden vastgepakt en gemanipuleerd. Hierdoor konden de onderzoekers voor het eerst individuele eiwitten die een cruciale rol spelen in het repareren van gebroken DNA bestuderen.

Dubbelstrengs-breuk

Ons DNA breekt continu, door normale processen in de cel, maar ook door externe factoren als zonlicht. Als deze breuken niet gerepareerd worden, kan dit leiden tot onwenselijke mutaties en zelfs kanker. Eén van de meest schadelijke soorten schade is een dubbelstrengs-breuk, waarbij het DNA uiteen valt in twee losse stukken. Ondanks het vele onderzoek dat eerder is gedaan aan de individuele spelers in dit reparatiemechanisme, zijn enkele cruciale stappen, zoals hoe de einden van de DNA-fragmenten daadwerkelijk bij elkaar gebracht worden, nog onbekend.

Klittenband

Brouwer bestudeerde de eiwitten en zag hoe het herstelproces van zo’n breuk in zijn werk gaat. De complexen van twee verschillende eiwitten (XRCC4 en XLF) blijken in staat bruggen te vormen tussen gebroken strengen en deze bij elkaar houden. Deze bruggen hebben verrassende eigenschappen: aan de ene kant zijn ze heel sterk, maar aan de andere kant zijn ze mobiel en kunnen dus langs het DNA schuiven.

“Deze verbinding is als klittenband: het is erg sterk, maar kan toch gemakkelijk aangepast en verplaatst worden. Op deze manier wordt heel snel een verbinding gevormd tussen DNA-fragmenten, maar kan deze verbinding gemakkelijk verplaatst worden. Zo blijven de einden toegankelijk om door andere eiwitten verder gerepareerd te worden,” legt Brouwer uit.

De onderzoekers hebben met dit instrument een dubbelstrengs-breuk kunnen induceren en de respons van de reparatie-eiwitten in beeld kunnen brengen.

Bron: VU