Hoe het MCM-complex DNA uiteenscheurt

MCM-complex en replicatie

Het MCM-complex (afb: Nature Communications)

Onderzoekers rond Eric Enemark van het St.Judaskinderziekenhuis in Memphis hebben eens op molecuulniveau nader gekeken naar de bewegingen van DNA bij de replicatie, het proces dat voorafgaat aan de celdeling. Het leven zit nog vol geheimen, vooral op celniveau. Nu hebben ze enig zicht gekregen hoe eiwitcomplexen de twee DNA-strengen lostrekken…

Lees verder

Genschakelaars dubbel gezekerd

Neuronen ontwikkeld uit pluripotente stamcellen

Uit stamcellen ontwikkelde hersencellen

Het traject van stamcel naar rijpe cel schijnt goed ‘afgepaald’ te zijn, zo ontdekten onderzoekers van de Ludwig-Maximilian-universiteit in München. De voor die differentiëring belangrijke genschakelaars blijken dubbel gezekerd te zijn tegen onbedoelde activiteit. Lees verder

Serotonine verandert ook de genexpressie in neuronen

Histonen en DNA

De nauwe samenwerking tussen de ‘verpakking’ (histonen) en DNA (afb: WikiMedia Commons)

Serotonine is een bekende signaalstof in de hersens, maar die stof blijkt ook invloed te hebben op de genexpressie van hersencellen en dat op een nogal onverwachte manier, stellen onderzoekers in Mount Sinai. Lees verder

Stukjes DNA verhuizen heeft invloed op de cel

Verplaatsen van stukjes DNA met CRSIPR/GO

Het verplaatsen van stukjes DNA mbv een nieuwe CRISPR-techniek (afb: H. Wang et.al.)

Hoewel DNA uitgerekt een paar meter lang is en (dus) opgefrommeld in de celkern lijkt te zijn, is niks in de celkern toeval. Nu hebben onderzoekers met gebruikmaking van een alternatieve CRISPR-techniek (CRISPR/GO) ontdekt dat de plaats op DNA een groot verschil kan maken hoe bepaalde delen in het genoom werken. Lees verder

Op sommige punten zit DNA in de knoop: i-motif

i-motif, DNA in de knoop

Een kunstenaarsimpressie van de antilichaamachtige moleculen (de Y’s) waarmee de i-motifstructuur in levende cellen werd aangetoond (afb: Chris Hammang)

DNA schijnt niet uitsluitend als dubbele wenteltrap in de kern te zijn opgesloten maar ook in een soort knoopstructuur, zo ontdekten Australische onderzoekers met behulp van brokstukken van antilichamen. Dat i-motif (vrij naar Apple?) is nooit eerder in levende cellen waargenomen. Er was al bekend dat korte stukjes DNA een andere vorm hebben, tenminste in het lab. Onderzoekers denken dat die afwijkende vorm een belangrijke rol spelen bij het aflezen van de DNA . Lees verder

‘Troep-DNA’ houdt ons genoom bij elkaar

Niet-coderend DNA

Niet-coderend DNA is niet bepaald nutteloos

Ooit werd het troep (‘junk’) genoemd, dat deel van het menselijk DNA dat niet codeert voor eiwitten (zo’n 98%), maar zo langzamerhand komen wetenschappers er achter dat het allemaal wat ingewikkelder in elkaar zit. Nu denken onderzoekers van de universiteit van Michigan (VS) ontdekt te hebben dat die ‘troep’ een belangrijke functie heeft in het bij elkaar houden van het genoom. Onder andere, voeg ik daar dan op eigen ‘gezag’ aan toe. Lees verder

Rapamycine corrigeert genetische afwijkingen bij gistcellen

Rapamycine als corrector van genetische mutaties (?)

Sommige mutaties die bij splijtingsgist leiden tot een afwijkende celgroei en -deling (l) werden gecorrigeerd na toevoeging van rapamycine (r) (afb: OIST)

Onderzoekers van de universiteit van Okinawa (Jap) hebben met behulp van het bacterieproduct rapamycine gistcellen met genetische afwijkingen weer normaal laten functioneren. De Japanse onderzoekers verwachten dat rapamycine, gebruikt als afweeronderdrukker na transplantaties, ook iets zal kunnen betekenen voor het behandelen van genetische afwijkingen bij mensen.

De onderzoekers deden hun proeven met zogeheten splijtingsgist (Schizosaccharomyces pombe) dat, onder meer, wordt gebruikt bij het brouwen van (Afrikaans) bier. Rapamycine, in Nederland bekend onder de naam sirolimus, wordt ook gebruikt als kankermedicijn. Het bacterieproduct trok de aandacht omdat het in staat bleek de levensduur van muizencellen te verlengen.
“Dit is het eerste systematische onderzoek naar mutaties die zijn te ‘genezen’ met rapamycine”, zegt onderzoeker Mitsuhiro Yanagida. “We wisten dat chromosoomafwijkingen bij gist te genezen zijn met hetzelfde middel. Nu hebben Kenichi Sajiki en medeonderzoekers meer dan twaalf andere genetische afwijkingen bij gist ontdekt die daar ook mee zijn te genezen.”

Celdeling

Rapamycine remt de celgroei en -deling door de functie van het enzym TOR-kinase te regelen. Dat eiwit is een signaalstof die de cel informatie verschaft over de voedselsituatie.
Ze veranderden het DNA van de splijtingsgistcellen zo, dat ze allemaal een specifieke mutatie hadden die leiden tot problemen met de celdeling bij een temperatuur van 36°C. Ze probeerden meer dan duizend mutaties uit, waarvan er 45 te ‘redden’ waren door rapamycine. Door toevoeging van dat eiwit verliep de celdeling weer normaal.

Uit een analyse van de genetische afwijkingen van de geredde gistcellen kon worden afgeleid dat twaalf genen een rol spelen bij de temperatuureffecten. Daarmee wisten de onderzoekers waar ze moesten zoeken naar de genezende eigenschappen van het middel.
De twaalf genen behoren tot vier functionele groepen. Een van die genen codeert voor een stressgeactiveerde kinase (SAPK). In gemuteerde vorm zorgt SAPK voor een afwijkende celgroei en -deling. Als dan rapamycine wordt toegevoegd dan herstelde die zich weer tot normaal.
In feite maskeert rapamycine het afwijkende gedrag van SAPK en zorgt voor een delicaat evenwicht tussen SAPK en TOR-kinase. Andere genen die in gemuteerde vorm door rapamycine worden gecorrigeerd coderen voor eiwitten die te maken hebben met de uitwisseling van chemicaliën tussen cellen en met de chromatinestructuur, het ‘ingepakte’ DNA van een cel. De onderzoekers denken dat als rapamycine de normale celgroei en -deling (ook wel proliferatie genoemd) bij gistcellen met afwijkend DNA kan herstellen tot normaal, dat bij de mens misschien ook zou kunnen werken.

Bron: EurekAlert

Molecuulrobot knutselt DNA-bouwwerken in elkaar

haarspeldmethode (PER-cascade) om DNA-constructies te bouwen

Haarspeldmethode om DNA-constructies te bouwen. De uitgangsstof (‘primer’) is grijs. De haarspeld bouwt al naar gelang de codering een nieuw stukje DNA en plakt dat aan de uitgangssequentie, enzovoort. (afb: Harvard)

We hebben het vaak over DNA, maar dan gaat het over het natuurlijke DNA, dat meterslange molecuul dat uit vier bouwstenen bestaat: de ‘letters’ A, C, G en T die twee aan twee onderling paren (AT en GC) vormen en, daarmee, een dubbel streng. Een van de dromen van de synbioloog is om, synthetisch, DNA te construeren, dat mooie, nieuwe eigenschappen heeft, met de gebruikelijke ‘letters’ of met nieuwe. Nu schijnen onderzoekers van de Amerikaanse Harvard-universiteit  met een ‘haarspeldmethode’ synthetisch DNA te hebben gemaakt dat zichzelf vormt. Ze schijnen dan vooral te denken aan ‘bouwmateriaal’ voor gerichte medicijnafgifte, sensoren of nanofabriekjes e.d., heel prozaïsch, maar ook aan het herprogrammeren van cellen. Lees verder

Organisatie DNA in de kern is een zootje

De organisatie van DNA/chromatine

Op het achterste plaatje zijn de chromatinedraden te zien (zwart). Het voorste plaatje geeft de pakkingsdichtheid aan: rood voor dichte pakking tot blauw voor minste pakkingsdichtheid (afb: Salk-instituut)

Veel zaken rond het systeem dat we leven noemen zijn (ons mensen) duister. Neem nou de organisatie van DNA in de kern van een cel. Volgens de leerboeken zit dat superlange molecuul, keurig ingepakt in histonen, netjes geordend in de kern, als een soort parelketting die steeds dikkere ‘draden’ vormt. Nu zijn onderzoekers er voor het eerst in geslaagd de organisatie van het chromatine (DNA plus omringende histonen) te bekijken. De leerboeken moeten herzien worden. De organisatie ziet er op het eerste gezicht erg chaotisch uit: een ordeloze kluwen, zo lijkt het. Waarschijnlijk is die ‘ordeloosheid’ een georganiseerde chaos.  Lees verder

Gaan opiaten een rol spelen bij gentherapie?

Opiaten hebben invloed op de structuur van DNA

De molecuulstructuur van morfine, heterocodeïne en oripavine en trimeren daarvan (afb: Nucleid Acids Research)

Onderzoekers van de universiteit van Dublin (Ier) zouden ontdekt hebben dat bepaalde typen opiaten, die worden gebruik als pijnstillers, zich kunnen binden aan kernzuren (DNA en RNA) en daardoor de structuur veranderen. Het zou voor het eerst zijn dat dit is aangetoond. Die ontdekking zou van betekenis kunnen zijn voor de toepassing van gentherapieën, denken de wetenschappers. Lees verder