De replicatie: de leidende (onder) en de volgende streng (boven) worden op een andere wijze verdubbeld (afb: Wiki Commons)

Onderzoeksters van de universiteit van Noord-Carolina hebben het gedrag van twee eiwitten geïdentificeerd, MutL en MutS (een variatie kennelijk op Jut en Jul), die bij de celdeling in de gaten houden of de replicatie van DNA wel goed gaat. Als ze fouten constateren dan vormen ze ter plekke een ‘stijve’ structuur en roepen andere eiwitten te hulp om de schade te herstellen.
Als een cel zich gaat delen dan wordt de dubbele DNA-streng uit elkaar getrokken en gespiegelkopieerd (A tegen T en G tegenover C) zodat er twee DNA moleculen ontstaan voor elk van de dochtercellen (de replicatie of verdubbeling). Meestal gaat dat goed, maar soms niet. “Dat gebeurt zelden”, zegt onderzoekster Dorothy Erie van de universiteit van Noord-Carolina. “Het menselijk genoom heeft zo’n zesmiljard nucleotiden (DNA-bouwstenen; as) in elke cel en er ontstaan dan zo’n 600 fouten per cel. Het menselijk lichaam bestaat uit zo’n 37 biljoen cellen. Als daar niks mee gebeurt dan kunnen er gevaarlijke mutaties ontstaan.”

Nu blijkt dat het eiwitpaar MutS en MutL samenwerken om er op toe te zien dat die replicatie goed verloopt. MutS glijdt langs de nieuw gevormde streng nadat die net is ge(spiegel)kopieerd en leest die af. Als het eiwit fouten tegenkomt dan gaat het DNA ter plaatste op slot en komt MutL er bij. Die markeert het net geproduceerde stukje DNA als fout. Dat is weer het sein voor een ander eiwit om het foute stukje DNA te verwijderen. Dat ‘gat’ wordt vervolgens weer gevuld enz. Door dat herstelsysteem loopt het aantal fouten met een factor duizend terug.

Hoe?

“We wisten dat MutS en MutL fouten zoeken en zich binden en hersteleiwitten oproepen”, zegt medeonderzoeker Keith Weninger, “maar er bleef nog een vraag over: Blijven MutS en MutL op die plek van de fout tijdens de reparatie of verdwijnen ze?”.
In twee afzonderlijke artikelen in PNAS ‘) beschrijven Weninger en Erie hoe die reparatie in zijn werk gaat in bacteriële en menselijke cellen en waar die twee eiwitten tijdens de reparatie zijn. Daarbij maakten ze gebruik van zowel fluorsecentie- als non-fluorescentiemicroscopie (met inbegrip van atoomkrachtmicroscopie).

Het bleek dat MutL MutS ter plekke ‘vastpint’ op de plaats van de fout. Het tweetal vormt een stabiel complex dat ter plekke blijft tijdens de reparatie. Het complex lijkt ook het DNA rond de fout te ‘omarmen’, waardoor het DNA-gebied wordt gemarkeerd en beschermd totdat herstel plaatsvindt. Tot nu toe leken wetenschappers te denken dat de eiwitten verder gingen met hun proeflezen. Weninger: “Het proces werkt anders dan we eerder dachten. Het complex stopt de andere processen tot de fout gerepareerd is. De fout kan dus niet worden doorgegeven.”

Bron: Science Daily

‘)
– Pengyu Hao, Sharonda J. LeBlanc, Brandon C. Case, Timothy C. Elston, Manju M. Hingorani, Dorothy A. Erie, Keith R. Weninger. Recurrent mismatch binding by MutS mobile clamps on DNA localizes repair complexes nearby. PNAS
– Kira C. Bradford, Hunter Wilkins, Pengyu Hao, Zimeng M. Li, Bangchen Wang, Dan Burke, Dong Wu, Austin E. Smith, Logan Spaller, Chunwei Du, Jacob W. Gauer, Edward Chan, Peggy Hsieh, Keith R. Weninger, Dorothy A. Erie. Dynamic human MutSα–MutLα complexes compact mismatched DNA. PNAS